Blasensieden von Propan und R134a an glatten und strukturierten Stahlrohren

Die Wärmeübertragung durch Verdampfung wird in vielen technischen Anwendungs¬bereichen eingesetzt und ermöglicht eine kompakte und öko¬nomische Bauweise wärme¬übertragender Apparate. Aufgrund dieser Bedeutung wird die Verdampfung an technischen Oberflächen seit vielen Jahrzehnten erforscht. Trotzdem sind die Mechanismen der Blasenbildung beim Sieden nicht ausrei¬chend bekannt, um den Wärme¬übergang an glatten oder strukturierten Heizflächen analytisch vorher zu sagen. Es werden daher empirische oder halbempirische Korrelationen ver¬wendet, die den Wärmeübergang als Funktion von Druck und Wärmestromdichte ab¬bilden und stets an neue Siedeoberflächen anzupassen sind. Zur Effizienzsteigerung werden industriell gefertigte Hochleistungsverdampferrohre verwendet, in deren Oberfläche stark hinterschnittene Kanäle eingewalzt sind. In diesen Kanälen dominieren spezielle kaum untersuchte Blasenbildungs-mechanismen den Wärme¬übergang. In der vorliegenden Arbeit wird der Wärmeübergang von siedendem Propan und R134a in einem weiten Druck- und Wärmestromdichtebereich an glatten und strukturierten Rohren aus Baustahl analysiert. Die Blasenbildungs¬mechanismen werden identifiziert, wodurch die gezielte Optimierung der Ober¬flächen¬struktur ermöglicht wird. Zur Vorhersage des Wärmeübergangs wird eine halb¬empirische Korrelation auf Basis einer bereits gebräuchlichen Korrelation gebildet und an die Messergebnisse angepasst. Der Vergleich beider Versuchsstoffe belegt die Eignung von Propan als Ersatz¬kälte-mittel für das treibhausrelevante Tetrafluorethan (R134a), da Propan in allen Blasen¬bildungsbereichen gleiche oder bessere Wärmeübergangskoeffizienten als R134a aufweist.