Bestimmung des Blasenverhaltens beim unterkühlten ...

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Versuchsaufbau Optische Messmethoden y x Messstrecke Strömung 0,25 y Heizfläche Abbildung 3.14: Höhenverstellbare Temperatursonde 3.4 Optische Messmethoden - 40 - Thermoelement 118 Spindelrad Höhenregler Die Anordnung der Kameras und der Beleuchtung zur optischen Untersuchung des Blasenverhaltens ist in Abbildung 3.15 dargestellt. Abbildung 3.15: Position der Kameras zur Heizfläche
Versuchsaufbau Optische Messmethoden Zwei unterschiedliche Kameras, die beide senkrecht zueinander stehen, wurden dafür eingesetzt. Durch Verschieben der Kameras auf einer mechanischen Traverse können die Prozesse des unterkühlten Siedens vom Anfang bis zum Ende der Heizfläche beobachtet werden. 3.4.1 Hochauflösende CCD-Kamera Die Bildaufnahme erfolgt mit Hilfe einer CCD-Kamera 7 mit 256 Graustufen. Zentrales Bauteil einer CCD-Kamera ist ein rechteckiger Chip, der das einfallende Licht in einer Pixelmatrix von hier 1280x960 Bildelementen (Pixel) aufnimmt. Die Kamera kann mit verschiedenen Objektiven und Zwischenringen versehen werden, so dass mit variablen Objektdistanzen und Bildausschnitten gearbeitet werden kann. Alle Aufnahmen erfolgten mit einem 75-mm-Objektiv. Auf einer Fläche von 14x32 mm², entsprechend einer Bildauflösung von 24 µm/Pixel, konnte die Heizfläche mit einer Bildrate von 7,5 B/s beobachtet werden. Da die Zeitskala der Siedevorgänge im Bereich von 10 bis 1000 Mikrosekunden liegt, zeigen die Bilder dieser Kamera jeweils eine Momentaufnahme des Siedemusters. Durch den Arbeitsspeicher des Rechners limitiert, wurden pro Versuchszustand sieben Bilder aufgenommen und auf der Festplatte gespeichert. Die Kamera wird über ein in Strömungsrichtung verstellbares Halterungssystem an X-förmigen Aluminiumgussprofilen 8 befestigt. Die Heizeroberfläche wurde mittels zweier Halogenlampen von je 500 Watt von beiden Seiten senkrecht zur Aufnahmerichtung beleuchtet, so dass Blasen durch Reflexionen der Lichtstrahlen an der Phasengrenze als hufeisenförmige Gebilde aufgezeichnet werden. Zwischen Beleuchtungslampen und Objekt wurden optische Diffusorscheiben angebracht, um eine homogene Beleuchtung zu erreichen. 3.4.2 Hochgeschwindigkeitskinematographie Um die Vorgänge der Blasenbildung und Blasendynamik beim unterkühlten Strömungssieden visuell beobachten und aufnehmen zu können, wurde eine digitale Hochgeschwindigkeitskamera (Kodak HS 4540) eingesetzt. Die Auflösung beträgt 256 x 256 Bildpunkte mit 256 Graustufen (8-bit) bei einer Bildrate von 4500 B/s. Die maximale Auflösung reduziert sich bei höherer Aufnahmefrequenz bis zu 64 x 64 Pixeln (40500 B/s). Die aufgenommenen Bilder werden digital im Speicher des Videosystems abgelegt und mittels eines internen Konverters als Videosignal mit 25 B/s auf einem Monitor abgespielt. Gleichzeitig können alle Einzel- 7 Firma Sony, Modell XCD 900, 8 bit 8 X-95-Profile der Firma Linos, Göttingen - 41 -
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