Das Temperatur- und Geschwindigkeitsfeld um ein geheiztes Rohr bei freier Konvektion

In der vorliegenden Arbeit werden Messungen des Temperatur- und Geschwindigkeitsfeldes um ein geheiztes Rohr bei freier Konvektion mitgeteilt. Die Temperaturen im Feld wurden mit 0,015 mm dünnen Thermoelementen in radialen Querschnitten ausgemessen, die durch Erwärmung der Luft entstehenden Geschwindigkeiten mit einem Quarzfadenanemometer nachE. Schmidt. Die Messungen erstreckten sich auf drei verschiedene Rohrdurchmesser (20, 50 und 90 mm) bei Oberflächen-temperaturen von 50 bis 150°C. Sie ergaben im Gegensatz zu einer Arbeit vonRay, daß in diesem Bereich noch keine Ablösung der Strömung eintritt. Aus dem gemessenen Temperaturgefälle in Nähe der Rohrwand wurde die örtliche Wärmeübergangszahl berechnet und über dem Rohrumfang aufgetragen. Die daraus durch graphische Integration gewonnene mittlere Wärmeübergangszahl wurde mit dem aus der zugeführten Heizleistung berechneten Wert und mit früheren Versuchen vonKoch verglichen. Dabei ergibt sich eine Abweichung, die mit der Störung durch Einführen des Meßgerätes in das Strömungsfeld erklärt werden kann. Schlierenaufnahmen nachE. Schmidt lieferten dafür einen Beweis. Zum Schluß wurde ein Überblick über die bisherigen Möglichkeiten, die Wärmeabgabe des kreiszylindrischen Rohres bei freier Konvektion zu berechnen, gegeben und eine Näherungsrechnung für große Rohrdurchmesser durchgeführt. Diese liefert eine Formel für die mittlere Wärmeübergangszahl, die sich sehr eng an die für die senkrechte ebene Platte bei freier Konvektion anlehnt und für Grashofsche Kenngrößen über 104 gut mit den Versuchsergebnissen übereinstimmt.