Hochauflösende Messungen beim Blasensieden von Reinstoffen und binären Gemischen

Blasensieden findet in vielfältigen Prozessen der verfahrenstechnisch/chemischen Industrie sowie in der Energietechnik Anwendung. Dennoch sind die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen noch nicht hinreichend geklärt, und viele Berechnungsvorschriften für den Wärmeübergang basieren auf empirischen Messdaten. Daher wurden in den letzten Jahren numerische Modelle entwickelt, die eine detaillierte Beschreibung der physikalischen Phänomene, insbesondere die Verdampfung im Bereich der 3-Phasen Kontaktlinie, gewährleisten.

In der vorliegenden Arbeit werden daher zeitlich und örtlich hochauflösende, lokale Messungen an Dampfblasen durchgeführt, sodass ein Vergleich mit den numerischen Ergebnissen möglich ist. Hierzu wird eine Siedeapparatur entwickelt, mit der eine Abfolge isolierter Dampfblasen an einer einzelnen oder an zwei benachbarten künstlichen Keimstellen generiert werden kann. Die spezielle Konstruktion eines Folienheizers ermöglicht hierbei die Analyse der Temperaturfelder von der Rückseite der Heizfläche mittels optischer Methoden, bei Aufnahmefrequenzen bis 2000 Hz. Für die Erfassung der Blasenkontur und für die Bestimmung von Strömungs- und Temperaturfeldern in der Flüssigkeit wird eine zweite Hochgeschwindigkeitskamera eingesetzt. Mit einer Mikro-Thermoelementsonde (MTES) kann zusätzlich die Flüssigkeits-/Dampftemperatur mit Abtastraten von 10 kHz erfasst werden. Als Versuchsstoffe kommen die fluorierten Kohlenstoffe HFE-7100, FC-84, FC- 3284 und binäre Gemische von FC-84/FC-3284 zu Einsatz. Die Arbeit erfolgte im Rahmen eines DFG-Paketes "Sieden binärer Gemische", insbesondere in enger Kooperation mit dem Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik der TU Berlin.