LEHRSTUHL FÜR

TECHNISCHE THERMODYNAMIK

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit wird der Wärmeübergang bei der Sprühkühlung an elektrisch direkt beheizten Blechen bei Temperaturen oberhalb des Leidenfrost Punktes experi-mentell untersucht. Die zur Verfügung stehende Sprühkammer erlaubt eine senkrechte und vertikale Ausrichtung des Testbleches für die Wärmeübergangs-messungen. Für die Temperaturerfassung wird eine Infrarotkamera eingesetzt, mit der das Temperaturfeld auf der trockenen Rück-seite der besprühten Testsektion in Abhängigkeit der Zeit aufgezeichnet wird. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss der Sprühstrahlparameter mittlerer Durchmesser d30 und mittlere Geschwindigkeit der Tropfen bei konstanter Wasserbeaufschlagungsdichte zu unter-suchen. Die Sprühstrahlcharakteristiken der Düsen werden mittels eines fasergestützten 2D-Phasen-Doppler-Anemo-meters (PDA) untersucht. Die Beaufschlagungsdichten der Düsen werden mittels eines speziell dafür konstruierten Patternators vermessen. Da die Software der Infrarotkamera keine zeitliche Auswertung von Flächendarstellungen erlaubt, werden die Temperatursequenzen des Abkühlprozesses ins Matlab-Format umgewandelt. Hierfür werden Routinen entwickelt, mit deren Hilfe die Datenauswertung mittels Matlab durchgeführt werden kann. Dabei werden unterschiedliche Auswertemethoden basierend auf analytischen Lösungen und einem expliziten Differenzen-verfahren implementiert und vergleichend bewertet. Für die Auswertung der instationären Versuche ist stets eine Glättung der über der Zeit aufgezeichneten Temperatur-sequenzen notwendig. Für die Untersuchungen werden zielgerichtet Düsen und Betriebsbedingungen ausgewählt, die eine möglichst gleich-mäßige Wasserbeaufschlagung der

Testsektion ergeben, so dass sich im Vergleich der Methoden keine signifikanten Unterschiede ergeben und eine vereinfachte Auswertung vorgenommen werden kann. Der Vergleich der mittels quasistationärer und instationärer Methode unter gleichen Bedingungen ermittelten Ergebnisse zeigt die Gleichwertigkeit beider Methoden im Rahmen des Messfehlers. Da die quasistationäre Messmethode einen deutlich höheren Aufwand erfordert und darüber hinaus nur für Messpunkte mit einer sehr gleichmäßigen Beaufschlagung der gesamten Testsektion anwendbar war, werden die meisten Messungen instationär durchgeführt. Für ausgewählte Düsen werden sowohl die Spraycharakteristiken als auch die Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt, so dass im Ergebnis eine Korrelation des Wärmeübergangskoeffizienten mit den Sprayparametern vorgenommen werden kann. Am Beispiel einer Düse wird der Einfluss der Sprührichtung untersucht.

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Linde AG, München/Pullach