A new procedure for the prediction of forced convection heat transfer at near- and supercritical pressure

Based on heat transfer experiments with tubes of different inside geometry, correlations for forced convection heat transfer at near- and supercritical pressure are presented. They are of the Dittus-Boelter typeNu=CRemPrn and over the whole enthalpy range. The simple form is made possible by a new method of determining a representative specific heat capacity. At five reference temperatures heat capacities are computed with semi-empirical equations. The two highest values closest to the (pseudo-)critical state are then sorted out, because they are not relevant for turbulent flow. The average of the remaining three values represents a reasonable characteristic heat capacity. Comparisons to measurements show the very good accuracy of the new correlations. The procedure can be recommended whenever strong dependencies of fluid properties on temperature or even singularities occur.ZusammenfassungAusgehend von Versuchen zum Wärmeübergang von Rohren verschiedener Innengeometrie werden Korrelationen für den Wärmeübergang durch Zwangskonvektion bei nah- und überkritischen Drücken vorgestellt. Sie sind vom Dittus-Boelter TypNu=CRemPrn und decken den gesamten Enthalpiebereich ab. Die einfache Gestalt wird durch ein neues Verfahren zur Bestimmung einer repräsentativen spezifischen Wärmekapazität ermöglicht. Bei fünf Referenztemperaturen werden die Wärmekapazitäten gemäß halbempirischen Gleichungen bestimmt. Anschließend werden die beiden höchsten Werte, die dem (pseudo-)kritischen Zustand am nächsten sind, ausgesondert, da sie für turbulente Strömungen nicht relevant sind. Der Mittelwert der übrigen drei Werte stellt eine sinnvolle charakteristische Wärmekapazität dar. Vergleiche mit Messungen zeigen die sehr gute Genauigkeit der neuen Korrelationen. Das Verfahren kann immer dann empfohlen werden, wenn starke Abhängigkeiten der Stoffwerte von der Temperatur oder gar Singularitäten auftreten.