Hallo,
mit Blödheit hat sowas eigentlich wenig zu tun. Das ist freilich ein ziemlich verrückter Scheiß, den man sicher nicht gleich auf Anhieb verstehen kann.
Ich mache einmal einen kurzen Ausflug in kompliziertere Gebiete, indem ich dir die Frage beantworte (ich versuch's zumindest mal), was mit Yossarian's Formel ist. Diese Formel ist quasi die universelle Formel. Wenn ich mal eine Temperaturdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten habe und den Wärmestrom wissen will, greife ich auf diese Formel zurück. Was zwischen den zwei Punkten alles so ist, ob Gase, Dämmmaterialien, verschieden viele unterschiedliche Materialien wie Beton, Metalle oder was auch immer, ist bei dieser Gleichung völlig egal. Was zwischen diesen beiden Punkten genau ist, das steckt alles im Wärmewiderstand R drin. Dabei gibt es zwei verschiedene Dinge (Kategorien), die einen Wärmewiderstand ausmachen können.
Zum einen ist es die direkte Wärmeleitung durch einen beliebigen Stoff, egal ob Gas, Flüssigkeit, Feststoff. Jeder Stoff leitet die Wärme anders. Luft ist ja (bekanntermaßen?) ein schlechter Wärmeleiter, weshalb etwa Dämmstoffe möglichst viel Luft beinhalten sollen. Kühlkörper aus Kupfer sind sehr beliebt, weil Kupfer widerum sehr gut Wärme leiten kann. Die Größe, die diese Eigenschaft beschreibt, ist ja die Wärmeleitfähigkeit λ. Für Luft ist sie rund 0,02 W/(mK) bei 20°C, bei Kupfer rund 350W/(mK). Das ist das, was eigentlich auch in der Schulphysik mal angekratzt worden sein dürfte. Schwieriger wird's beim zweiten Punkt:
Der Wärmeübergang. Hier spielt keine alleinige Wärmeleitung mehr eine Rolle. Denn wie man von der guten alten Zimmerheizung kennt, bildet sich eine Strömung aus, allein aufgrund der Dichteunterschieden (warme Luft an Heizung dran ist heiß, ca. 1cm weit davon entfernte kälter,...). Die Strömung nennt man dann eben Konvektion. Diesen Vorgang fasst man mit dem Wärmeübergangskoeffizienten α zusammen.
Zurück zum Ursprung: Woraus setzt sich nun also der Wärmewiderstand zusammen? Wir wollen einfach mal den für Luft-Wand-Luft wissen. Wir kennen also z.B. die (Zimmer-)Temperatur auf der einen Seite einer Wand und die auf der anderen Seite. Das macht zwei Wärmeübergänge, von Luft zu Wand und umgekehrt, und eine Wärmeleitung. Der Wärmewiderstand hat so folgende Gestalt:
Bild hier
Bei diesem Wandbeispiel, sind A_1, A_W und A_2 gleich groß, weshalb man sie zusammenfassen könnte. Betrachtet man ein Rohr (mit Innen- und Außentemperatur) ist das nicht mehr der Fall.
Interessiert man sich für reine Wärmeleitung fallen die α-Terme weg und man erhält die entsprechende Gleichung dafür. Interessiert man sich allein für den Wärmeübergang, erhält man die hier schon genannte Gleichung für den entsprechenden Wärmestrom.
Kurzum: so kompliziert isses eigentlich gar nicht. (Wenn sich einige jetzt denken: der hat ja leicht reden => ist das gleiche wie mit dem Spannungsabfall und dem elektrischen Widerstand, bzw dem elektrischen statt dem Wärmestrom - und dass die Widerstände selber etwas anders noch definiert sind..)
Zu deinem Fragezeichen in der Nusseltgleichung:
Re ist die Reynoldszahl:
Bild hier
Dabei ist die charakteristische Länge L_{Ch} idR die überströmte Länge, also in Falle des umströmten Drahtes der halbe Umfang (von "vorne" bis "hinten"). ν ist die kinematische Viskosität (der Luft). Das dann einfach einsetzen und man hat den ersten Teil des Fragezeichens. Das zweite ist die Prandtl-Zahl. Wer sich mit dem Begriff zufrieden gibt, kann den folgenden Teil überlesen und sich merken, dass sie für Luft über einen weiten Temperaturbereich ~0,7 ist. Den anderen sei gesagt, dass sie wie folgt definiert ist:
Bild hier
mit:
ν...hatten wir schon
ρ...Dichte der Luft
c...Wärmekapazität der Luft
λ...Wärmeleitfähigkeit der Luft
Die letzten drei Werte werden auch ganz gerne mit a zusammengefasst, der Temperaturleitfähigkeit.
So sind jetzt eigentlich alles Stoffwerte und es kann nun in Ruhe alles ausgerechnet werden.
Wenn es doch noch (Verständnis-)Probleme geben sollte, immer Bescheid geben! Auch wenn du jetzt eine Isolierung auf das Kabel aufbringen möchtest. Dadurch wären die Flächen im Wärmewiderstand nicht mehr ganz so schön zusammenfassbar (weil "Rohr"). Herleiten fördert das Verständnis; mich nach der passenden Gleichung fragen schenkt dir Zeit - dir stünde es frei, wie du an diese Gleichung dann kämest.
Grüß
NRicola
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