Bestimmung des Blasenverhaltens beim unterkühlten ...

Grundlagen Blasensieden ohne Konvektion (Behältersieden)
Keimen entstehen, die als Gas- oder Dampfreste in den Rauhigkeitsvertiefungen der Heizfläche
eingeschlossen sind. Die Vorstellungen, wie die Wärme hauptsächlich an das Fluid
übertragen wird, unterscheiden sich hingegen teilweise wesentlich und sollen nachfolgend
kurz erwähnt werden. Für eine genaue Betrachtung der Modelle sei auf die angegebene
Literatur verwiesen.
Die ersten Modelle von Jakob [Jak_31], Fritz [Fri_32] und Rohsenow [Roh_52] machten die
Rührwirkung (auch Blasenagitation) der wachsenden und aufsteigenden Blasen und die
damit verbundene Durchmischung der überhitzten Grenzschicht für die Verbesserung der
Wärmeübertragung beim Blasensieden verantwortlich. Nach diesen Modellen sind die Blasen
über ihre Kondensationswärme nicht direkt am Wärmestransport beteiligt und verursachen die
Konvektionsströmung nur aufgrund ihrer hydrodynamischen Wirkung. Die Richtigkeit dieser
Modelle wurde später aufgrund der geringen beobachteten Wachstumsgeschwindigkeit der
Blasen von 0,1 bis 1 m/s angezweifelt, da die erhöhte Konvektion für die hohe Wärmeübertragungsverbesserung
allein nicht ausreichend ist. Nach den Modellen von McAdams
[Mca_49], Rohsenow und Clark [Roh_51] ist die latente Wärme, die bei der Entstehung der
Dampfblasen Wärme von der Heizfläche und durch Kondensation an das Fluid transportiert,
der dominierende Wärmeübertragungsmechanismus. Über den Beitrag der Verdampfung zur
Wärmeübertragung herrschen allerdings konträre Meinungen. Andere Autoren, wie
beispielsweise Beer [Bee_68], gehen davon aus, dass der Beitrag der latenten Wärme, die in
Form des Blasenvolumens als Dampf gespeichert ist und während eines Blasenzyklus anfällt,
für die Wärmeübertragung zu vernachlässigen sei. Die Mikrokonvektion, induziert durch
Pumpwirkung wachsender und kondensierender Blasen, spielt bei dem Modell von Forster
und Zuber [For_55] die dominierende Rolle. Beim Modell von Han und Griffith [Han_65] ist
die Grenzschichtverdrängung der entscheidende Mechanismus, wonach heiße Flüssigkeitsballen,
die sich oberhalb der wachsenden Blasen befinden, durch deren Anwachsen von der
Heizwand in das Kernfluid wegtransportiert werden. Zusätzlich strömt kältere Flüssigkeit aus
der Umgebung nach dem Abreißen der Blasen an den Ort der Blasenentstehung nach. Einen
anderen Ansatz verfolgten Snyder und Robin [Sny_68] mit dem Modell des Massentransportes.
Danach findet ein Energie- und Massentransport durch die Blase hindurch aufgrund
von Verdampfung am Blasenfuß und Kondensation am Blasenkopf statt. Nach den Modellvorstellungen
von Tien [Tie_62] und Beer [Bee_68] ist die Driftströmung entscheidend, die
im Nachlauf ablösender Blasen entsteht. Hier ist insbesondere der Einfluss der Gravitation auf
die Wärmeübertragung wichtig. Nach Straub [Str_93], der den Wärmeübergang unter
Schwerelosigkeit an einem beheizten Draht untersuchte, spielt jedoch der Einfluss der Gravi-
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