Bestimmung des Blasenverhaltens beim unterkühlten ...

Einleitung Ziel der Studie und Strukturierung der Arbeit
lich, dass heute manche Vorgänge bei Siedeprozessen unterschiedlich interpretiert und
Modellvorstellungen konträr diskutiert werden.
Aufgrund der hohen technischen Relevanz der Siedekühlung liegen in der Literatur zahlreiche
experimentelle und theoretische Arbeiten vor, welche die Einflüsse unterschiedlicher Stoffeigenschaften
und thermo-fluiddynamischer Einflussparameter auf das Sieden eingehend
behandeln [Dhi_90][Gor_98]. Die Thematiken dieser Arbeiten lassen sich vereinfachend in
die Kategorien Blasenbildung, Blasendynamik und Transportprozesse an den Phasengrenzen
einteilen. Bei der Blasenbildung ist die Abhängigkeit der Keimbildung von der Geometrie
und dem Material der Heizfläche sowie deren Beschaffenheit von Interesse. Das Studium der
Blasendynamik beinhaltet die Blasenlebensdauer, -größe, -wachstumsgeschwindigkeit und
Wartezeit zwischen zwei Blasenzyklen. Für die technische Anwendung sind Untersuchungen
über das Verhalten von verschieden Siedesystemen (Heizergeometrie, Systemparameter,
Material- und Stoffgrößen) sehr wichtig, die allerdings keine grundlegenden physikalischen
Erkenntnisse über den Siedevorgang, sondern empirische Korrelationen zu Wärmeübergangskoeffizienten,
Druckverlusten und anderen Systemparametern liefern.
Versuchsparameter
Wärmestrom
Massenstrom
Temperatur
Druck
Gravitation
Systemparameter
Heizerart
Geometrie
stationär od. transient
Siedeprozess
Blasenbildung
Blasenwachstum
Ablösung
Blasenbewegung
Blasenkondensation
Abbildung 1.1: Einflussgrößen auf das Blasensieden und seine Teilprozesse
- 2 -
Stoffeigenschaften
Dichte
Oberflächenspannung
Verdampfungsenthalpie
Viskosität
Wandeigenschaften
Materialeigenschaften
Beschaffenheit
1.2 Ziel der Studie und Strukturierung der Arbeit
In dieser Arbeit soll das Blasenverhalten beim unterkühlten Strömungssieden mit neuen
Untersuchungsmethoden charakterisiert und mit bekannten Vorstellungen über den physikalischen
Ablauf des Siedeprozesses verglichen werden. Die rasch ablaufenden Prozesse der
Blasenbildung und -kondensation konnten bereits seit den 50er Jahren des vergangenen
Jahrhunderts mit Hilfe der fotografischen Hochgeschwindigkeitskinematographie aufgezeich-