Fallfilmverdampfung von Reinstoffen bei hohen Prandtl-Zahlen

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Die thermische Behandlung temperaturempfindlicher Reinstoffe und Stoffgemische gewinnt im Rahmen verschiedener aktueller Forschungs- und Arbeitsgebiete, wie der Aufarbeitung nachwachsender Rohstoffe oder der Reinigung ionischer Flüssigkeiten, verstärkt an Bedeutung. Diese Stoffsysteme weisen oft erhöhte Prandtl-Zahlen auf. Die derzeitigen Berechnungsansätze, welche meist auf der Basis von Gemischuntersuchungen ermittelt wurden, sind nicht geeignet zur Beschreibung von Fluiddynamik und Wärmeübergang von Reinstoffen bei diesen Bedingungen. Im vorgelegten Forschungsvorhaben soll daher die Fallfilmverdampfung von Reinstoffen bei hohen Prandtl-Zahlen experimentell und theoretisch untersucht werden. Versuchsstoffe und Prozessbedingungen werden so gewählt, dass ein Bereich von 1 < Pr < 160 abgedeckt wird. Die Experimente werden an einem innen berieselten, dampfbeheizten metallischen Einzelrohr durchgeführt. Mittels endoskopischer Betrachtungen kann der Strömungszustand erfasst werden. Aus Temperaturmessungen auf Heiz- und Verdampfungsseite sowie in der Wand werden flächengemittelte Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt. Aufbauend auf umfangreichen Messdaten wird ein allgemein gültiges Modell zur Quantifizierung des Wärmeübergangs bei der Verdampfung von Reinstoffen in Fallfilmverdampfern in Abhängigkeit stofflicher, apparativer und betrieblicher Einflussgrößen erstellt und anhand der Messdaten überprüft. Dabei werden die verschiedenen Verdampfungsmechanismen (Oberflächensieden, Blasensieden) berücksichtigt sowie die quantitativen Bedingungen zu Abgrenzung der einzelnen Bereiche ermittelt.