Measurement of the local convective heat transfer on complex geometries with the thermal oscillation method

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Stephan Kabelac
• Subject Area: Technical Thermodynamics
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5407129

In diesem Vorhaben soll eine thermographische Methode zur berührungsfreien Messung lokaler konvektiver Wärmeübergangskoeffizienten weiterentwickelt und für die Untersuchung von Plattenwärmeüberträgern exemplarisch zur Anwendung gebracht werden. Die überströmte Platte wird hierbei durch einen sinusförmig modulierten Wärmestrom flächig beheizt. Die resultierende amplitudengedämpfte und phasenverzögerte Temperaturschwingung in der Platte wird auf der Rückseite durch eine IR-Kamera gemessen. Diese Temperaturantwort hängt u.a. von den Wärmeübergangsbedingungen ab. Somit können durch Vergleich der Messdaten mit einer analytischen Lösung der zugrundeliegenden Wärmeleitungs-Differentialgleichung die lokalen Wärmeübergangskoeffizienten auf der überströmten Plattenseite bestimmt werden. Wenn die Beheizung ebenfalls berührungslos gelingt, z.B. durch eine Laserdiodenmatrix, ist diese Messung ohne Beschichtung bzw. Manipulation der benetzten Plattenoberfläche möglich. Nach der Realisierung des Messverfahrens soll zunächst eine der luftüberströmten Geometrien mit wirbelerzeugenden Elementen untersucht werden, die beim Projektpartner mit temperatursensitiven Flüssigkristallen (TLC) am ITLR in Stuttgart vorgesehen sind. Diese Geometrie wird zudem vom IfT der TU-Braunschweig mit der Ammoniak-Absorptionsmethode untersucht, so dass drei unterschiedliche Messverfahren direkt gegenübergestellt werden können. Danach soll die Methode erstmalig zur Messung lokaler Wärmeübergangskoeffizienten in wasserdurchströmten Plattenspalten angewandt werden. Die hierbei gewonnenen Daten sollen zur Validierung der in Stuttgart weiterentwickelten CFD-Programme, angewandt auf die Berechnung des Wärmeübergangs in Plattenspalten, herangezogen werden.

• DFG Programme: Research Grants