transferprozesse

Transferprozesse bezeichnet man als Prozesse, bei denen Größen wie Energie, Masse oder Impuls von einem Ort, einer Phase oder einem System zu einem anderen übertragen werden. Sie entstehen an Grenzflächen oder innerhalb von Medien und werden durch Unterschiede in Temperatur, Konzentration, Druck oder Strömungsgeschwindigkeit getrieben. In der Wissenschaft und im Ingenieurwesen lassen sich drei Hauptarten unterscheiden: Wärme-, Stoff- und Impulsübertragung. Häufig treten diese Prozesse gekoppelt auf, lassen sich aber durch unterschiedliche Transportmechanismen charakterisieren.

Wärmeübertragung umfasst den Austausch von Wärme zwischen Systemen oder innerhalb eines Mediums. Mechanismen sind Konduktion, Konvektion und Strahlung. In einfachen Modellen werden Größen wie das Fouriersche Gesetz, der Wärmeübergangskoeffizient und das Stefan-Boltzmann-Gesetz verwendet, um Wärmestrom zu berechnen.

Stoffübertragung beschreibt den Transport von Teilchen aufgrund Konzentrationsgradienten und Strömung. Diffusion folgt dem Fickschen Gesetz; konvektiver Stofftransport entsteht durch Bewegungen des Fluids. Die Kombination aus Diffusion und Konvektion wird durch den Massenübergangskoeffizienten charakterisiert.

Impulsübertragung beschreibt den Austausch von Impuls durch Viskosität, insbesondere in Grenzschichten. Sie wird durch das Newtonsche Viskostitätsgesetz beschrieben und durch Größen wie die Reibungskräfte und die daraus resultierenden Geschwindigkeitsprofile erfasst.

Zur Beschreibung werden Transportkoeffizienten (Wärme-, Massen-, Impulsübergangskoeffizienten) und dimensionslose Zahlen (Nusselt-, Reynolds-, Péclet-, Sherwood-Zahlen) verwendet. In der Praxis treten Transferprozesse oft gekoppelt auf, etwa in Wärmetauschern, Destillationskolonnen, Trockenprozessen oder elektrochemischen Zellen. Transferprozesse sind damit zentral für Energie- und Stoffflüsse in Technik, Umwelt und Biologie.