Wärmeübergang durch Kovektion

Flüssigkeiten oder Gase, die an einer Körperoberfläche entlang strömen, geben Wärmeenergie ab, wenn sie selbst eine höhere Temperatur haben oder nehmen Wärmeenergie auf, wenn die Temperatur niedriger ist. Diesen Wärmetransport aus einem strömenden Stoff an eine Oberfläche bzw. umgekehrt nennt man Wärmeübergang durch Konvektion oder durch Berührung.
Die Wärme muss aus dem Inneren der Flüssigkeit an die Wand transportiert werden bzw. umgekehrt. Die Wärmeleitung in Flüssigkeiten ist schlecht und bei Gasen noch schlechter. Die Flüssigkeits- oder Gasteilchen müssen sich zusätzlich quer zum Stoffstrom, also in Richtung Oberfläche bewegen. Die Intensität der Bewegungen hängen von vielen Einflüssen ab, wie Entstehung der Strömung, Strömungsform (laminare oder turbulente), Stoffeigenschaften und von der Abmessung der überströmten Körperoberfläche.
Bei einer erzwungenen Strömung wird ein Druckunterschied mit Hilfe von Pumpen oder geodätisches Gefälle erzeugt und aufrechterhalten. Der Stoff strömt so an der Oberfläche entlang, unabhängig ob Wärme übertragen wird oder nicht. Die freie Strömung entsteht durch die Dichteunterschiede zwischen warmen und kalten Flüssigkeits- oder Gasteilchen. Bei einem beheizten Raum strömt die Luft an der Heizkörperoberfläche vorbei nimmt dabei Wärmeenergie auf, wird spezifisch leichter und steigt nach oben und gibt an die Bauteiloberflächen Wärmeenergie ab und sinkt so wieder an einer anderen Stelle nach unten. Es entsteht so eine Luftwalze im Raum.

Unterschied zwischen Konvektionsheizung und Strahlenheizung.

5/2005

Autor: Peter Rauch