Verdampfung und Kondensation in Plattenwärmeübertragern

Plattenwärmeübertrager (PWÜ) sind heute in allen industriellen Feldern weit verbreitet. Für eine optimale Auslegung und einen effizienten Betrieb sind gute Kenntnisse des Wärmeübertragungsverhaltens und der Druckverlustcharakteristik erforderlich.

Aufgrund der Vielzahl an variierenden Parametern für den geometrischen Aufbau sowie die verwendeten Fluide und Betriebsbereiche, ist eine allgemeingültige Beschreibung des Wärmeübergangs und Druckverlusts besonders bei Phasenübergängen -also während der Verdampfung und Kondensation- in PWÜ schwierig. In der Literatur lassen sich zwar Auslegungs- und Optimierungsgleichungen zu diesen Vorgängen finden, diese liefern jedoch keine allgemein übertragbaren Ergebnisse, da die Korrelationen meist auf einen bestimmten Betriebsbereich und auf die verwendete Plattengeometrie beschränkt sind.

Um einen umfassenderen Ansatz für die Beschreibung zu finden, wird am Institut für Thermodynamik ein phänomenologischer Ansatz verfolgt, bei dem neben eigenen Experimenten zum Wärmeübergang und Druckverlust in zweiphasig durchströmten industriellen PWÜ auch Visualisierungsversuche an einem optisch zugänglichen PWÜ durchgeführt werden. Außerdem wird eine Datenbank aus veröffentlichten experimentellen Ergebnissen zur Verdampfung und Kondensation in PWÜ erstellt und gepflegt, so dass zusätzliche Daten sowie vielfältige Geometrien und Betriebspunkte bereitgestellt werden können.

Einen weiteren Forschungsschwerpunkt stellt die Analyse von mikrostrukturierten Plattenoberflächen dar. Hierbei wird der Einfluss dieser Strukturen auf Wärmeübergang und Druckverlust sowie die Blasenbildung bzw. Filmbildung bei der Verdampfung und Kondensation experimentell untersucht.