Colburn-Zahl

Physikalische Kennzahl

Name

Colburn-Zahl

J

Dimension

dimensionslos

Definition

J = \frac{α}{ρ c_{p} u} {(\frac{c_{p} η}{λ})}^{\frac{2}{3}}

$α$	Wärmeübertragungskoeffizient
$ρ$	Dichte
$c_{p}$	spezifische Wärmekapazität
$u$	Strömungsgeschwindigkeit
$η$	dynamische Viskosität
$λ$	Wärmeleitfähigkeit

Benannt nach

Allan Colburn

Anwendungsbereich

Konvektion viskoser Fluide

Die Colburn-Zahl (Formelzeichen $J$ ) ist eine dimensionslose Kennzahl der Strömungsmechanik. Sie charakterisiert die Wärmeübertragung von viskosen Fluiden bei freier Konvektion und erzwungener Konvektion. Sie ist benannt nach dem amerikanischen Chemieingenieur Allan Philip Colburn (1904–1955).^[1]

Die Colburn-Zahl lässt sich berechnen aus dem Wärmeübertragungskoeffizienten $α$ , der Dichte $ρ$ , der spezifischen Wärmekapazität $c_{p}$ bei konstantem Druck, der Strömungsgeschwindigkeit $u$ , der dynamischen Viskosität $η$ sowie der Wärmeleitfähigkeit $λ$ als:^[1]

J = \frac{α}{ρ c_{p} u} {(\frac{c_{p} η}{λ})}^{\frac{2}{3}}

oder aus anderen Kennzahlen zusammensetzen:

J = \frac{Nu}{Re \Pr^{\frac{1}{3}}} = St \Pr^{\frac{2}{3}}

Dabei steht $Nu$ für die Nußelt-Zahl, $Re$ für die Reynolds-Zahl, $\Pr$ für die Prandtl-Zahl und $St$ für die Stanton-Zahl.

Literatur

Achim Lechmann: Modellierung von Wärmeübertragern in den Gaswechselsystemen von Verbrennungsmotoren. Diss. Berlin 2008 (Online [PDF; 8,1 MB]).

↑ ^1,0 ^1,1 Josef Kunes: Dimensionless Physical Quantities in Science and Engineering. Elsevier, 2012, ISBN 978-0-12-391458-3, S. 190 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).