Bestimmung des Blasenverhaltens beim unterkühlten ...

Grundlagen Strömungsformen und Wärmeübertragungsregimes
tion hängt demnach sowohl von dem flächengemittelten Strömungsdampfgehalt als auch von
der Temperatur der wärmeübertragenden Heizwand ab. Aus den bergförmigen Flächen für
negative Werte des Strömungsdampfgehalts erkennt man, dass insbesondere in diesem
Bereich hohe Wärmestromdichten bei geringen Wandtemperaturen erzielt werden können und
somit diese Strömungsform, die als unterkühltes Blasensieden bezeichnet wird, bestens für
eine effiziente Wärmeübertragung genutzt werden kann. Für den Bereich mit negativem
Strömungsdampfgehalt lassen sich die unterschiedlichen Regimes der Wärmeübertragung mit
und ohne Zwangskonvektion anhand der sogenannten Siedekurve von Nukiyama (siehe
Abbildung 2.3) näher illustrieren, welche einen Schnitt durch die dreidimensionale Abbildung
2.2 ist. Auf der Ordinate ist die übertragbare Wärmestromdichte über der Temperaturdifferenz
zwischen Wandtemperatur und Sättigungstemperatur aufgetragen.
q (MW/m²)
10
1
0,1
freie/erzwungene
Konvektion
Strömungssieden
G A
ONB
partielles
Blasensieden
B
ausgebildetes
Blasensieden
1 10
100 1000
- 8 -
Übergangssieden
C (CHF)
Behältersieden
( ∆ T = T −T
)
W W Sat
D
Filmsieden
Leidenfrost-Punkt
Abbildung 2.3: Erklärung der Siederegime anhand der Siedekurve von Nukiyama
Bei moderater Überhitzung wird die Wärme nur durch Konvektion ohne Phasenwechsel
übertragen, so dass sich bis Punkt A ein annähernd linearer Zusammenhang feststellen lässt.
In Punkt A können sich bereits erste Blasen durch Anstieg der Fluidtemperatur über die
Sättigungstemperatur bilden, die bevorzugt in kleinen Vertiefungen der Heizfläche entstehen
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