BERICHTE ZUR - beim Lehrstuhl für Technische Thermodynamik

Berichte zur
Energie- und Verfahrenstechnik Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Alfred Leipertz BEV
Schriftenreihe Heft 1.2
Dipl.-Phys. Joachim Jonuscheit
Simultane zeit- und ortsaufgelöste Bestimmung der Temperatur und des Brennstoff-Luft-
Verhältnisses mittels der Kohärenten Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS)
In dem vorliegenden Bericht wurden verschiedene Methoden zur Bestimmung der Temperatur und des
Brennstoff-Luft-Verhältnisses mittels kohärenter Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) entwickelt und
angewandt. Für die gleichzeitige Erfassung von Kohlenwasserstoffen, welche in vielen Fällen als Brennstoff
dienen, und Sauerstoff als verbrennungstechnisch wichtigste Luftkomponente kamen die reine
Rotations-CARS-, die reine Vibrations-CARS- sowie eine kombinierte Rotations- und Vibrations-CARS-
Technik zum Einsatz. Neben den zweiatomigen Molekülen Sauerstoff und Stickstoff wurden Schwefeldioxid,
Ethen und Methan als Vertreter mehratomiger Moleküle theoretisch und experimentell untersucht.
In der Entwicklungsphase wurden die verschiedenen Methoden mittels Kalibriergasen bei unterschiedlichen
Temperaturen und Drücken untersucht. Reines Schwefeldioxid und Ethen wurden eingesetzt, um experimentell
ermittelte Spektren mit theoretisch berechneten Spektren vergleichen zu können. Für Kalibriermessungen
wurden Ethen-Luft- und Methan-Luft-Mischungen mit verbrennungsrelevanten Gaszusammensetzungen verwendet.
Als Anwendungsobjekte wurden zwei unterschiedliche atmosphärische Brenner untersucht. In beiden Fällen
wurden vorgemischte Brenngase zugeführt, welche auf Grund ihrer Zusammensetzung eine starke Rußbildung
zur Folge haben. Während die Ethen-Luft-Flamme des Bunsen-Brenners sowohl Temperatur- und Konzentrationsgradienten
in Strömungs- und radialer Richtung aufweist, zeigt die Methan-Luft-Flamme des
McKenna-Brenners nur Gradienten in Strömungsrichtung.
Schriftenreihe Heft 1.3
Dipl.-Ing. K.H. Choi
Gezielte Einstellung und wärmetechnische Charakterisierung der Tropfenkondensation auf
ionenimplantierten Oberflächen
In dieser Arbeit wurde eine neue Methode für die langzeitige Erzielung von Tropfenkondensation auf
metallischen Oberflächen vorgestellt. Auf Basis thermodynamischer Betrachtungen des
Kondensationsvorgangs erlauben die theoretischen Resultate eine Voraussage über die unvollständige
Benetzung mittels Ionenimplantation und der dafür notwendigen Mindestdosis [Anzahl der Ionen / Fläche].
Diese bezifferte Dosis ist so gering, daß man nicht von einer Beschichtung sprechen kann. Um die Richtigkeit
der Voraussagen experimentell nachzuweisen, wurden zwei Anlagen konzipiert, darunter eine, in der
gleichzeitig 20 Metallproben auf ihre unvollständige Benetzung und auf Langzeitstabilität überprüft wurden.
Einige Proben wurden so nun seit über zwei Jahren auf ihre unvollständige Benetzbarkeit erfolgreich getestet.
Um quantitative Aussagen über die erzielbaren Wärmeübergangskoeffizienten zu treffen, wurde eine weitere
Anlage konzipiert, mit der über systematische Variationen der Einflußgrößen Dampfreinheit,
Oberflächenrauhigkeit des Basismaterials, Höhe der Ionendosis, Wärmeleitfähigkeit des Basismaterials,
Dampfüberdruck und Unterkühlung eine bis zu 17-fache Vergrößerung des Wärmeübergangskoeffizienten im
Vergleich zur Filmkondensation entsprechend der Nußelt-Theorie erzielt werden konnte.