Grundlagen des Wärmetransports in blasenbildenden Wirbelschichten

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Die Wärmeübertragung in blasenbildenden Wirbelschichten wird auf Grundlage der mehrdimensionalen, zeitabhängigen Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie sowohl für die Gasphase als auch für die Partikelphase untersucht. Die bei diesem Zwei-Fluid-Modell notwendigen physikalischen Teilmodelle zur Beschreibung von Partikeldruck, Scher- und Kompressionsviskosität lassen sich in Analogie zur kinetischen Gastheorie ableiten. Aus der numerischen Lösung des gekoppelten Differentialgleichungssystems der beiden Phasen ergeben sich die aufsteigenden Blasen, die instationären Verteilungen des Partikelvolumenanteils, des Druckes, der Geschwindigkeits- und der Temperaturfelder. Zur Voraussage der Wärmeübertragung sollen neben den konventionellen Ansätzen, die eine effektive Wärmeleitfähigkeit der Partikelphase in Abhängigkeit der Anordnung und der Dichte der Partikelpackung beschreiben, auch Ansätze aus der kinetischen Theorie Granularer Medien verwendet werden. Diese Modelle zur Beschreibung des Fluiddynamischen und thermischen Partikelverhaltens erlauben eine physikalische Interpretation und Weiterentwicklung der bisher vorwiegend empirischen Ansätze. Zur Absicherung der Modelle sind zeitlich hochaufgelöste Messungen zum Wärmeaustausch zwischen einer Heizfläche und einer blasenbildenden Wirbelschicht unter anderem mit einer empfindlichen Thermografiekamera geplant.