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Bleiker, Guido

Name:Bleiker, Guido
Thema:Filmverdampfung von Einzeltropfen auf heißen Oberflächen
Abgabe:2000

Zusammenfassung:

Mit der vorliegenden Arbeit wird, auf der Basis der Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie, erstmals ein Rechenmodell entwickelt, das die Filmverdampfung von Einzeltropfen in Abhängigkeit der sich verändernden Tropfengeometrie beschreibt. Mit abnehmendem Tropfenvolumen verringert sich der auf die Tropfenoberfläche wirkende Gravitationsdruck, während der Krümmungsdruck ansteigt. Ausgehend von der scheibenähnlichen Form eines großen Tropfens verändert sich die Kontur bis der Tropfen eine Kugelform annimmt. Für den oberhalb der Leidenfrosttemperatur verdampfenden Einzeltropfen berücksichtigt das Berechnungsmodell die Auswirkung der sich mit zunehmender Verdampfungszeit ändernden Geometrie auf den Wärme- und Dampftransport. Auf der Grundlage der analytischen Berechnung sehr großer und sehr kleiner Tropfengeometrien wird ein funktionaler Zusammenhang angegeben, der den Geometrieeinfluss auf die Dampffilmdicke und damit auf die Verdampfungszeit beschreibt. Aus der berechneten Verdampfungszeit lässt sich die kritische Wasserbeaufschlagungsdichte und der Wärmeübergang an den Einzeltropfen bestimmen. Der in dem Berechnungsmodell berücksichtigte Geometrieeinfluss auf die Verdampfungszeit wird durch die in der Literatur angegebenen experimentell bestimmten Verdampfungszeiten innerhalb deren Messgenauigkeit bestätigt. Zudem kann ein Zusammenhang zwischen dem im eigenen Experiment beobachteten Verdampfungsverhalten und der sich mit der Tropfengeometrie ändernden, berechneten Dampffilmdicke hergestellt werden.

 

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