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Experimentelle Untersuchungen und Modellierung von Kondensationsvorgängen in Thermoblechapparaten

IGF-Nr. 13736 N

Das Forschungsvorhaben widmet sich der Kondensation von Dämpfen in durch Thermoplatten gebildeten Strömungskanälen. Dabei wurden die Vorgänge auf der Seite des kondensierenden Dampfes als auch des Kühlfluids experimentell untersucht. Der Wärmeübergang und der Druckabfall stellen in den beiden Fällen die primären Größen dar.

Für die Untersuchungen wurden zwei Versuchsanlagen aufgebaut. An einer dieser Anlagen wurden der kühlfluidseitige Wärmeübergang und Druckabfall untersucht, während an der anderen die Experimente zur Kondensation vorgenommen wurden.

In den Untersuchungen auf der Seite des Kühlfluids wurde zunächst die Plattentemperatur in Abhängigkeit vom elektrischen Plattenwiderstand ermittelt. Anschließend wurden der innenseitige Wärmeübergangskoeffizient und der Druckabfall bei unterschiedlichen Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten des Versuchsfluids bestimmt. Für diese Untersuchungen wurden ein Wärmeträgeröl und Wasser verwendet. Mit den gewonnenen Messdaten wurden Korrelationen für den Wärmeübergang und Druckabfall aufgestellt. Wie sich zeigte, beeinflussen die Schweißstellen über das Strömungsfeld insbesondere den Wärmeübergang in einer komplexen Weise, so dass im vorliegenden Fall keine Analogie zu den Transportprozessen bei Strömungen in Flachkanälen äquidistante ebene Platten) oder Rohren besteht.

In den Untersuchungen auf der Kondensationsseite wurden Experimente zunächst am einphasigen Testfluid (Isopropanol, Dampf) vorgenommen. Anschließend folgten die Messungen mit Isopropanol und Wasser unter Kondensationsbedingungen. Variiert wurden der Massenstrom des umlaufenden Versuchstoffes, der Kondensationsgrad und die treibende Temperaturdifferenz. Die Experimente wurden im Unterdruckbereich ausgeführt. Die anhand der experimentellen Ergebnisse aufgestellten Korrelationen für den Wärmeübergang und Druckabfall beachten die Schubspannung an der Oberfläche des Kondensationsfilmes, die Oberflächenspannung und die Absaugung des kondensierenden Dampfes. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.

Forschungsstelle: Universität Paderborn, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik und Anlagentechnik
Leiter des Projektes: Prof. Dr.-Ing. Mitrovic
Laufzeit: 01.08.2003 – 30.06.2006
Betreut durch: AK 2

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 13736 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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