Experimentelle Untersuchungen zum Behältersieden hochviskoser Gemische
Final Report Abstract
Im Rahmen eines Forschungsvorhaben wurden Wärmeübergangskoeffizienten in hochviskosen Gemischen beim Behältersieden untersucht. Die Messungen wurden mit einer modifizierten Normsiedeapparatur am Lehrstuhl für Thermodynamik an der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt. Diese verfügt über eine Zwangsrückvermischung der hochviskosen und der verdampfenden niederviskosen Komponente, eine entsprechend modifizierte Form des Verdampfers, ein Refraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung des Gemisches und über besonders temperaturbeständige Heizrohre. Als Modellgemisch wurden Mischungen aus Polydimethylsiloxan (PDMS) in drei Nennviskositäten (9,7, 97 und 970 Pa`s bei 25 °C) und n-Pentan gewählt. Im Vorfeld wurde der Einfluss der Zwangsrückvermischung und der dadurch entstehenden erzwungenen Konvektion auf den Wärmeübergangskoeffizienten, sowie die Stabilität der Zusammensetzung über eine Messreihe untersucht. Der Fokus der im Rahmen dieses Projekts durchgeführten Messungen lag auf der Untersuchung des Einflusses der Temperatur, der Nennviskosität des PDMS, des Anteils n-Pentan und der Oberflächenstruktur des Heizrohrs auf den Wärmeübergangskoeffizienten in Abhängigkeit von der Wärmestromdichte. Bei den Messungen wurde ein Temperaturbereich von 48 °C bis 107 °C abgedeckt. Gemischzusammensetzungen von 7 Gew.-% bis 95 Gew.-% PDMS wurden untersucht (maximale Gemischviskosität: 280 Pa`s) und Heizrohre mit polierten und geschmirgelten Oberflächen eingesetzt. So konnten die unterschiedlichen Einflussfaktoren getrennt voneinander untersucht und bewertet werden. Die im Rahmen des Projektes durchgeführte Arbeit liefert einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Zusammenhänge beim Sieden von hochviskosen Gemischen und bildet die Basis für die Entwicklung darauf aufbauender Korrelationen zur Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten.
Publications
- Experimentelle Untersuchung zum Behältersieden hochviskoser Gemische. ProcessNet – Jahrestreffen Wärme- und Stoffübertragung, Kassel, 03/16
A. Fleer, S. Derksen, M. Richter, R. Span
- Experimentelle Untersuchung zum Behältersieden hochviskoser Gemische. ProcessNet – Jahrestreffen Wärme- und Stoffübertragung, Bremen, 03/18
A. Fleer, M. Richter, R. Span
- (2021) Systematic heat transfer measurements in highly viscous binary fluids. Heat Mass Transfer 57 2067–2080
A. Fleer, R. Span, M. Richter
(See online at https://doi.org/10.1007/s00231-021-03087-w)
