Experimentelle Untersuchung zum Siedeverhalten von Reentrant-Kavitäten

Experimentelle Untersuchung zum Siedeverhalten von Reentrant-Kavitäten

Investigation of the boiling phenomena of re-entrant cavities

Masterthesis, Bachelorthesis

Reentrant-Struktur [1]
Reentrant-Struktur [1]

Motivation

Siedeprozesse spielen in vielen Prozessen der Energie-und Verfahrenstechnik eine große Rolle. Um den Siedeprozess zu verbessern, werden in der Industrie Rohre mit Reentrant-Strukturen verwendet. Eine Reentrant-Struktur verbessert den Siedeprozess durch mehrere Mechanismen. Zum einen wird die zur Wärmeübertragung verwendete Fläche erhöht, ebenso die Keimstellendichte, zum anderen bilden sich in den Reentrant-Strukturen Dünnfilme aus. Allerdings sind die genauen physikalischen Vorgänge und die Transportphänomene nach wie vor nicht vollständig verstanden. Am Fachgebiet wurde zu dieser Thematik eine numerische Disseration von Jochen Dietl [1] angefertigt. Ein Ergebnis dieser Dissertation war die Vorhersage eines sogenannten suction-evaportation-mode in dem das Blasensieden höchst effektiv abläuft.

Am Fachgebiet für Technische Thermodynamik wird deshalb ein Versuchsstand gebaut, um die Vorhersagen aus der numerischen Arbeit experimentell nachzuweisen und das Verständnis über das Blasensieden in Reentrant-Kavitäten zu verbessern.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es, Versuche mit Reentrant-Kavitäten durchzuführen. Zu Beginn sollen ähnliche Stukturen, wie sie in der Disseration simuliert wurden, verwendet werden. Die Beobachtung des Siedeverhalten erfolgt dabei rein optisch. Nachfolgend sollen Oberflächen mit Kavitäten hergestellt werden, die in den Vorversuchen ein gutes Siedeverhalten gezeigt haben. Die Ergebnisse sollen mit einer blanken Oberfläche verglichen und anhand des Siedeverhaltens bewertet werden. Abschließend sollen die Ergebnisse mit den Ergebnissen aus der Disseration von Dietl [1] verglichen werden.

Folgende Arbeitspakete sollten bearbeitet werden:

  • Herstellen einer Oberflächen mit verschiedenen Reentrant-Kavitäten
  • Parameterstudie durchführen
  • Herstellen von Oberflächen mit Reentrant-Kavitäten, die ein Autreten des suction-evaporation-mode Regimes zeigen
  • Vergleich mit dem Siedeverhalten einer blanken Oberfläche und den Ergebnissen von Dietl [1]

Voraussetzungen

  • Saubere und strukturierte Arbeitsweise
  • Grundlegende Kenntnis der Materie
  • Spaß am selbstständigen Arbeiten

[1] Numerical Simulation of Pool Boiling from Reentrant Type Structured Surfaces. TU Darmstadt, Darmstadt [Dissertation], (2015)

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