Page - 79 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

4. SYSTEMTECHNIKUNDVERSUCHSAUFBAU 79 • Hieraus folgt, dass ein konstantermittlererWärmeübergangskoeffizient vorliegt. • Temperatureinflüsse auf die Stoffwerte des Fluides werden vernachlässigt. Aus empirischenEr- hebungen liegt keinenennenswerteÄnderungderFluidtemperaturwährendderDurchströmung und den Schweißprozesses vor. • Für die Wandtemperatur der Konsolidierungsrolle gilt wegen der geringen Wandstärke von 1,8mmTW=Tm=konst. • AufgrunddergeringenKontaktzeitundeinesgeringenWärmestromesdurchdieWandstärkeder KonsolidierungsrolleQKR,λ=6,6Wwird dieWärmeleitung durch dasRollenmaterial vernach- lässigt. Bei der Ermittlung derNußelt-Zahl spielt die Art der Strömung eine entscheidende Rolle. Hierbei wird zwischen einer laminarenundeiner turbulentenStrömungunterschieden. InAbbildung4.26 sind die beiden Pfade zur Ermittlung des mittlerenWärmeübergangskoeffizienten α¯ aus derNußelt-Zahl dargestellt. DieBedingung für eine laminare Strömung ist: • Re<2.300 • ReDHL <20 • P˜e<0,1 Der Übergang zwischen laminarer und turbulenter Strömung liegt bei Rohr- und Kanalströmungen imBereich von 2.300<Re< 104. Für die Berechnung der turbulenten Strömung nachGnielinski in Gleichung 4.29müssen folgendeBedingungen vorliegen [82]: • 2.300<Re<106 • 0,5<Pr<500 • 0< DHL <1 Nu= ξ 8 (Re−1000)Pr 1+12,7 √ ξ 8 ( Pr2/3−1) (KPr ·KL) (4.29) mit denDruckverlusten durch denReibungsbeiwert nachPetukhov ξ= (0,790ln(Re)−1,64)−2 . (4.30) KPr ist ein Korrekturfaktor für Temperatureinflüsse auf die Stoffwerte und in diesem Fall 1. Der KoeffizientKL kann zur Korrektur des thermischen und hydraulischen Einlaufs verwendet werden und ergibt sich aus derGleichung 4.30. KL= 1+ ( DH L )2/3 (4.31) Aus demnachAbbildung 4.26 ermitteltenWärmeübergangskoeffizientenwird über dieBeziehung in Gleichung 4.32 derWärmestrom Q˙K durch erzwungeneKonvektion und somit diemöglicheKühlleis- tungPK berechnet. PK= Q˙K= α¯n ·An(TW−T1) (4.32) αn undAn sind jeweils derWärmeübergangskoeffizient und die benetzte Fläche des jeweiligen Lei- tungsabschnitts. InAbbildung 4.27 ist dieZeichnungderKonsolidierungsrolle zu sehen. ImDetail sinddie Strömungs- bereiche,diederZuleitungundderWärmeableitungzugeordnetwerden, inAbbildung4.28dargestellt.