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Experimentelle Untersuchungen von Wärmeübergangskoeffizienten bei der Verdampfung und Kondensation von Kältemitteln an horizontalen Rohren

Experimentelle Untersuchungen von Wärmeübergangskoeffizienten bei der Verdampfung und Kondensation von Kältemitteln an horizontalen Rohren

Der Einfluss des Strebens nach energieeffizienten Anlagen ist, wie in vielen Industriebereichen, auch im Bereich der Kälte- und Klimatechnik sowie der chemischen Industrie gegenwärtig. In diesen Bereichen werden häufig Rohrbündelwärmeübertrager auf vielfältige Art und als grundlegende Komponenten zum Verdampfen und Kondensieren von bspw. Wasser, Ölen und nicht zuletzt Kältemitteln eingesetzt. Die Verdampfung bzw. Kondensation wird hierbei durch ein Wärmeträgermedium, welches durch die Rohre fließt, ausgelöst.

Durch eine angepasste Oberflächengeometrie der Rohre kann in bedeutendem Maße Einfluss auf den Wärmeübergang beim Phasenwechsel genommen werden. Im Allgemeinen führt die erhöhte Leistungsdichte zu verringerten Baugrößen, einem geringeren Gewicht und einer reduzierten Kältemittelfüllmenge. Somit werden durch eine energieeffiziente Anlage nicht allein die Betriebskosten gesenkt, sondern auch die Investitionskosten.

Neben breiten Anwendungsmöglichkeiten in der kälte- und klimatechnischen Industrie, sind neue Einsatzmöglichkeiten bspw. in der fortschreitenden Elektroindustrie in Form von Kompaktverdampfern zur Kühlung von Hochleistungskomponenten denkbar.

Seit Juni 2014 steht am Institut ein Versuchsstand zur Untersuchung von Wärmeübergangskoeffizienten bei der Verdampfung und Kondensation von Kältemitteln zur Verfügung.  Die Konstruktion besteht aus einem zylindrischen Verdampfer- und einem Kondensatorbehälter, in dem die zu untersuchenden Rohre eingebaut und vermessen werden. Die Oberfläche der Rohre kann hierbei glatt, berippt oder strukturiert ausgebildet sein.

Im Verdampferbehälter wird das flüssige Kältemittel mit indirekt mit Heizwasser verdampft. Der Kältemitteldampf steigt in den Kondensator und wird dort durch Kühlung eines verbauten Rohres wieder verflüssigt und anschließend dem Verdampfer erneut zugeführt. Somit ist die gleichzeitige Messung von Wärmeübergängen bei der Verdampfung und Kondensation möglich.

Die Versuchsanlage wurde durch entsprechende Messungen des Wärmeübergangs bei der Kondensation und Verdampfung an glatten Rohren und deren Vergleich mit anerkannten Theorien bzw. Korrelationen validiert.

© IfT, Leibniz Universität Hannover
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Dipl.-Ing. Ruben Steinhoff
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
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