Modellierung und Identifikation des Wärmeübergangs beim Behältersieden im gesamten Bereich der Siedekennlinie

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Im Wechselspiel von Experiment (vgl. Antrag des Kooperationspartners Prof. Auracher) und theoretischer Analyse sollen Modelle des Behältersiedens entwickelt werden, die kurzfristig eine qualitative, langfristig eine quantitative Vorhersage der Wärmeübergangscharakteristik in Abhängigkeit der Parameter Stoffsystem, Oberflächenbeschaffenheit, Material der Heizwand, Druck und Temperatur im gesamten Bereich der Siedekennlinie erlauben. Im Mittelpunkt der Modellierung steht die mathematische Beschreibung der Vorgänge in der Heizwand (Wärmetransport), der Siedeoberfläche (Mechanismen der Dampfentstehung, Benetzungsstruktur), und in der wandnahen Zweiphasenschicht (Hydrodynamik, Wärmetransport) sowie deren Wechselwirkung, die in bisher keinem Modellierungsansatz erfasst wurde. Auf der Basis von Temperatur- und Sondenmessungen möglichst dicht an der Siedeoberfläche sollen die Vorgänge direkt an der Siedeoberfläche durch Lösung eines dynamischen Parameterschätzproblems, der sogenannten inversen Problemstellung, rekonstruiert werden. Dabei soll das Sieden nicht bis in letzte Einzelheiten aufgelöst, sondern auf einer mittleren Detaillierungsebene beschrieben werden, um die gesamte Siedekennlinie formal einheitlich beschreiben zu können, um die Modellierung an das Auflösungsvermögen der experimentellen Untersuchungen anzugleichen, und um die Übertragbarkeit der Modelle auf die Auslegung technisch relevanter Siedeprozesse sicherzustellen.