Untersuchung der mikroskopischen Wärme- und Stofftransportvorgänge an strukturierten Hochleistungsverdampferrohren beim Behältersieden.

研究容器沸腾期间结构化高性能蒸发器管的微观传热传质过程。

• 批准号: 34038208
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Peter Stephan
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Technische Thermodynamik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/34038208?language=en
• 关键词: Untersuchung; der; mikroskopischen; rme; und

Aufgrund des weltweit steigenden Energiebedarfs und der immer akuter werdenden Ressourcenknappheit werden die Anforderungen an die Effizienz und die Nachhaltigkeit von industriellen Wärmeübertragungsprozessen immer höher. Dabei steht vor allem die Übertragung großer Wärmeströme bei immer höheren Wärmestromdichten und geringen treibenden Temperaturdifferenzen im Vordergrund des Interesses. Dies wird erreicht durch die Steigerung der Wärmeübergangskoeffizienten in den Wärmeübertragern. Als besonders effektiv haben sich in dieser Hinsicht geflutete Rohrbündelverdampfer in vielen industriellen Anwendungsbereichen erwiesen. In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Strukturierung der Verdampferrohraußenfläche als die effektivste Methode zur Steigerung des Wärmeübergangskoeffizienten beim diesem Behältersiedevorgang erwiesen. Dabei kamen aufgrund ihrer Zuverlässigkeit bei der Wärmeübertragung und ihrer guten Fertigungseigenschaften hinterschnittene Strukturen, die vorwiegend umformtechnisch hergestellt werden, zum Einsatz. Verdampferrohre, die eine solche als „Reentrant-Struktur“ bezeichnete Geometrie auf der Außenfläche besitzen, sind unter der Bezeichnung „Hochleistungsverdampferrohre“ bekannt geworden. Bei der Entwicklung verbesserter Reentrant-Strukturen ist man bis heute nahezu ausschließlich auf empirische Untersuchungen angewiesen. Existierende semiempirische Modellierungsansätze weisen mitunter sehr hohe Vorhersageungenauigkeiten (> 70 %) auf, da wesentliche Wärme- und Stofftransportvorgänge an der Verdampfungsstruktur gar nicht oder nur stark vereinfacht abgebildet werden. Zur weiteren Steigerung des Wärmeübergangskoeffizienten kommen neben Reentrant-Strukturen mikrostrukturierte Rohroberflächen in Frage, die mit neuen Herstellungsverfahren gefertigt werden. Für solche Strukturen existieren jedoch nur wenige empirische Korrelationen zur Beschreibung des Wärmeübertragungsverhaltens, die auf sehr spezifischen experimentellen Untersuchungen basieren. Das hier beantragte Forschungsvorhaben hat im Gegensatz zu bisherigen Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet die grundlegende experimentelle Untersuchung der lokalen Wärme- und Stofftransportvorgänge an Hochleistungsverdampferrohren und in deren Strukturen zum Ziel. Dabei sollen die Transportvorgänge sowohl für Reentrant-Strukturen als auch für mikrostrukturierte Rohroberflächen zeitlich und örtlich hoch auflösend untersucht werden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll ein Ansatz zur direkten numerischen Simulation der dominanten Wärmeübertragungsmechanismen abgeleitet werden, der experimentell validiert ist und eine genauere Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten sowie eine gezielte Strukturoptimierung ermöglicht.

能源和资源的世界范围包括能源和资源的使用、效率和工业生产过程中的 Nachhaltigkeit。 Dabei steht vor allem die Übertragung großer Wärmeströme bei immer höheren Wärmestromdichten und geringen treibenden Temperaturdifferenzen im Vordergrund des Interesses。在 Wärmeübertragern 中的 Wärmeübergangskoeffizienten 中死亡。 Als besonders effektiv haben sich in dieser Hinsicht gefrudete Rohrbündelverdampfer in vielen industriellen Anwendungsbereichen erwiesen.在整个十年中，Verdampferrohraußenfläche 的结构也是有效的 Wärmeübergangskoeffizienten 方法。 Dabei kamen aufgrund ihrer Zuverlässigkeit bei der Wärmeübertragung und ihrer guten Fertigungseigenschaftenhintersschnittene Strukturen, die vorwiegend umformtechnisch hergestellt werden, zum Einsatz. Verdampferrohre，die eine solche als “Reentrant-Struktur” bezeichnete Geometrie auf der Außenfläche besitzen, sind under der Bezeichnung “Hochleistungsverdampferrohre” bekannt geworden. Reentrant-Strukturen 的结构是人们在实践中发现的。 Existierende semiempirische Modellierungsansätze weisen mitunter sehr hohe Vorhersageungenauigkeiten (> 70 %) auf, da wesentliche Wärme- und Stofftransportvorgänge an der Verdampfungsstruktur gar nicht oder nur stark vereinfacht abgebildet werden.在 Frage 中，Reentrant-Strukturen mikrosstrukturierte Rohroberflächen 的 Wärmeübergangskoeffizienten kommen neben Steigerung，是新的 Herstellungsverfahren gefertigt werden。 Für solche Strukturen jedoch nur wenige empirische Korrelationen zur Beschreibung des Wärmeübertragungsverhaltens, die auf sehr spezifischen Experimentellen Untersuchungen basieren. Das hier beantragte Forschungsvorhaben hat im Gegensatz zu bisherigen Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet die grundlegende Experimentelle Untersuchung der lokalen Wärme- und Stofftransportvorgänge an Hochleistungsverdampferrohren und in deren Strukturen zum Ziel. Dabei sollen die Transportvorgänge sowohl für Reentrant-Strukturen als auch für mikrostrukturierte Rohroberflächen zeitlich und örtlich hoch auflösend untersucht werden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll ein Ansatz zur direkten numerischen 模拟主要的 Wärmeübertragungsmechanismen abgeleitet werden, der Experimentell validiert und eine genauere Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten sowie eine gezielte 结构优化 ermöglicht。