Praxis der Wärmeübertragung

1 Grundlagen der Wärmeübertragung (S. 15-16)

1.1 Praktische Bedeutung

"Die Temperaturunterschiede streben dem Ausgleich zu." [11]

Dies ist nicht nur eine wissenschaftliche Erkenntnis, sondern beschreibt auch bekannte „thermische" Alltagserfahrungen, z. B.:

– Die Abkühlung einer heißen Kartoffel lässt sich durch kräftiges Anpusten beschleunigen.
– Beim Öffnen eines Fensters strömt im Winter kalte Außenluft ein und warme Raumluft aus.
– Jeder Automotor benötigt eine Warmlaufphase, bis er seine Betriebstemperatur erreicht.
– In klaren Nächten kann auch bei Temperaturen über 0 C Bodenfrost auftreten.
– Eine Kirche mit dicken Steinmauern bietet im Sommer bei hohen Außentemperaturen ein angenehmes Raumklima.

Auch wenn uns diese Vorgänge selbstverständlich und vertraut erscheinen, handelt es sich dabei doch um teilweise komplexe Vorgänge der Wärmeübertragung. Zur erfolgreichen Analyse, Berechnung und Optimierung von Wärmetransportvorgängen sowie zur Entwicklung neuer Verfahren und Technologien sind solide und umfassende Kenntnisse der Wärmeübertragung unerlässlich.

Die Wärmeübertragung ist keineswegs auf die klassischen Bereiche der Technik, wie

– Energietechnik (z. B. Kraftwerke, Turbinen, Fernwärmesysteme)
– Fahrzeugtechnik (z. B. Motorkühlung, Fahrzeugklimatisierung)
– Luft- und Raumfahrttechnik (z. B. Hitzeschilde für Wiedereintritt)
– Gebäudetechnik (z. B. Solarkollektoren, Heizkörper),

beschränkt, sondern gewinnt zunehmend auch in angrenzenden Fachgebieten an Bedeutung:

– Elektrotechnik (z. B. energiesparende Kühlund Gefriergeräte)
– Informationstechnologie (z. B. HochleistungsCPUs)
– Produktionstechnik (z. B. Wärmebehandlung von Werkstoffen)
– Messtechnik (z. B. Temperatursensoren, Wärmebildkameras)
– Mechatronik und Nanotechnologie (z. B. Nanoröhren, Nanobots)
– Umwelttechnik (z. B. regenerative Energien, Brennstoffzellen)
– Recycling und Entsorgungstechnik (z. B. thermische Trennverfahren)
– Bio- und Medizintechnik (z. B. Biosensoren, Thermografie zur Lokalisation von Entzündungen, Hyperthermie)
– Lebensmitteltechnologie (z. B. Kühlung von Lebensmitteln, Pasteurisierung, Transportbehälter)
– Meteorologie und Klimatologie (z. B. Treibhauseffekt, globale Erderwärmung)

Eine enge Beziehung der Wärmeübertragung besteht auch zur Stoffübertragung, die hier aber nicht behandelt wird.

Es wird davon ausgegangen, dass der (die) Leser(in) im Wesentlichen mit den Grundlagen der Wärmeübertragung vertraut ist. Die umfangreiche Literatur [1]–[22] bedient sich teilweise unterschiedlicher Bezeichnungen und Symbole, wobei sich das vorliegende Buch auf die gängige Nomenklatur stützt und diese bei Bedarf sinnvoll ergänzt.