Infrarotthermographische Untersuchung des Tropfenaufpralls auf porösen Beschichtungen

Infrarotthermographische Untersuchung des Tropfenaufpralls auf porösen Beschichtungen

Infrared thermographic investigation of drop impact on porous coatings

Masterthesis

Illustration eines Tropfens nach Aufprall auf eine beheizte Oberfläche mit einer posösen Beschichtung
Illustration eines Tropfens nach Aufprall auf eine beheizte Oberfläche mit einer posösen Beschichtung

Motivation

Die dynamische Be- und Entnetzung von Oberflächen durch Flüssigkeiten sind grundlegende Vorgänge für viele technische Prozesse. Bei Anwendungen wie der Sprühkühlung sind zudem poröse Wandmedien relevant. Der Wärmetransport beim Aufprall kalter Tropfen auf heiße Wände wird maßgeblich von der Hydrodynamik beeinflusst. Die Hydrodynamik wird durch die Benetzungseigenschaften des Fluids an der festen Oberfläche bestimmt, welche wiederum temperaturabhängig sind. Diese wechselseitigen Beziehungen können mit (nano-)strukturierten Beschichtungen der Wandoberfläche beeinflusst werden. Die grundlegenden Mechanismen der wechselseitigen Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen sind trotz ihrer hohen Bedeutung noch weitgehend unverstanden.

Am Fachgebiet Technische Thermodynamik werden generische Tropfenversuche auf beheizten und mit Nanofasermatten beschichteten Substraten durchgeführt, um diese Vorgänge zu untersuchen.

Aufgabenstellung

Ziel der Arbeit ist die Integration einer Infrarotkamera in einen bestehenden Versuchsaufbau und die anschließende Inbetriebnahme. Mithilfe der Infrarotthermographie soll die Temperaturverteilung an der Grenzfläche Substrat/Beschichtung unterhalb des Tropfens bestimmt werden. Auf diese Weise kann ein Zusammenhang zwischen der Fluidverteilung und dem Wärmetransport innerhalb der porösen Beschichtung abgeleitet werden.

  1. Modifikation der Versuchsanlage und Integration der IR-Kamera inklusive einer Positioniereinrichtung
  2. Konzeptionierung und Umsetzung einer in-situ Kalibrierung der IR-Aufnahmen
  3. Durchführung und Bewertung erster Tropfenversuche

Voraussetzungen

  • Vorkenntnisse in LabView/Matlab vorteilhaft
  • Eigenständige und strukturierte Arbeitsweise
  • Motivation zur Lösung anfallender Probleme
  • Spaß an experimenteller Arbeit.

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