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Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Wärmeübergang in Mikrokanälen

Autor :Ingo Hapke
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Datum :03.11.2004
 
Dokumente :
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Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Wärmetransportvorgängen in durchströmten Mikrokanälen. Dazu werden experimentelle Untersuchungen vorgenommen, Modelle zur Beschreibung des ein- und des zweiphasigen Wärmeübergangs aufgestellt und numerische Berechnungen durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein Versuchsaufbau konzipiert und realisiert. Als untersuchte Kanalgeometrien kamen Rohre mit einem Durchmesser von 1,5 mm und speziell konstruierte Kanäle mit Rechteckquerschnitt zum Einsatz. Die Querschnitte der Rechteckkanäle hatten eine Breite von 10 mm und eine Höhe von 0.3 mm bzw. 0.7 mm. Es wurden die Testmedien Wasser und n-Heptan untersucht. Ein wesentlicher Bestandteil der realisierten Messmethode ist die Infrarotthermografie. Sie dient der Bestimmung der Außenwandtemperatur der untersuchten Kanäle. Die hohe örtliche Auflösung des verwendeten Infrarotthermografiesystems ermöglicht die Erfassung einer nahezu kontinuierlichen Temperaturverteilung entlang eines Kanals und gestattet die Aufnahme von flächenhaften Bildern der Temperatur an der Kanaloberfläche. Aus den gewonnenen experimentellen Daten werden Aussagen zum Wärmeübergang für die einphasige und die zweiphasige Strömung abgeleitet. Aus den kontinuierlichen Temperaturverläufen lässt sich die Lage der einzelnen Bereiche im Kanal, von der einphasigen Flüssigkeitsströmung über die zweiphasigen Siedebereiche bis hin zur Dampfströmung, ermitteln. Es werden Korrelationen abgeleitet, die die Bestimmung des Ortes des Siedebeginns und des Ortes des Dryouts ermöglichen. Mit Hilfe der Aufzeichnung von Infrarotbildsequenzen werden instationäre Siedevorgänge visualisiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden Modelle für den einphasigen Bereich und für den Bereich des konvektiven Siedens entwickelt. Das Modell für den einphasigen Kanalabschnitt wurde programmtechnisch umgesetzt und in der Programmbibliothek „Chi++“ unter konsequenter Anwendung des Konzeptes der objektorientierten Programmierung in der Programmiersprache C++ implementiert. Für weiterführende Untersuchungen wurde die Chimära-Gittertechnik umgesetzt. Mit dem erstellten Programmsystem werden Berechnungen zum Wärmeübergang in Mikrokanälen vorgenommen und den experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.
Schlagwörter :Wärmeübergang, Mikrokanal, Einphasenströmung, Zweiphasenströmung, Verdampfung, Siedebereiche
Rechte :Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
Größe :XVI, 140 S.
 
Erstellt am :26.01.2009 - 11:25:04
Letzte Änderung :22.04.2010 - 09:07:09
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00005777
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