Die technische Bedeutung des Verdampfens von Flüssigkeiten an beheizten Wänden ergibt sich aus den hohen Wärmestromdichten, die bei geringen treibenden Temperaturdifferenzen erreicht werden. Bei einer bestimmten zugeführten Wärmestromdichte bilden sich an der Heizfläche Dampfblasen und der Wärmeübergang steigt merklich an. Innerhalb dieses für die Technik interessanten Bereichs des Blasensiedens finden sich sowohl für Reinstoffe als auch für Stoffgemische zahlreiche Anwendungen [1].
In verfahrenstechnischen Prozessen hat man häufig Flüssigkeitsgemische aus zwei oder mehreren Komponenten einzudampfen, um diese voneinander zu trennen. In der Kälte- und Energietechnik werden beispielsweise weitsiedende Stoffsysteme1 als Arbeitsmedium eingesetzt, um Wärme bei gleitender Temperatur übertragen zu können.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Bisherige Berechnungsverfahren
- Gegenstand und Ziel der Arbeit
- Grundlagen des Modells für Reinstoffe
- Einzelblase an der Heizwand
- Modell in der Mikrozone
- Thermophysikalische Größen und Effekte binärer Gemische
- Konzentrationsabhängige Größen
- Partielle molare Zustandsgrößen
- Gleichung von Clausius-Clapeyron
- Weitere Stoffwerte
- Marangoni-Effekt
- Molekularkinetisches Modell
- Mathematisches Modell
- Mikromodell binärer Gemische
- Kapillardruck
- Molekularkinetischer Wärmewiderstand der Phasengrenze
- Wärmetransport in der Mikrozone
- Flüssigkeitstransport in der Mikrozone
- Kopplung von Wärme- und Flüssigkeitstransport
- Verifikation der wichtigsten Annahmen
- Einfluß der Dichte
- Einfluß des Marangoni-Effekts
- Einfluß der Adsorption
- Einfluß der radialen Diffusion
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Erweiterung eines Mikromodells für Blasensieden, das ursprünglich für Reinstoffe entwickelt wurde, auf binäre Gemische. Das Ziel der Arbeit ist es, das Verhalten von Blasen in siedenden Gemischen besser zu verstehen und zu modellieren, um präzisere Vorhersagen über den Wärmeübergang in solchen Systemen treffen zu können.
- Thermophysikalische Eigenschaften von binären Gemischen
- Der Marangoni-Effekt und seine Auswirkungen auf das Blasenwachstum
- Wärme- und Stofftransport in der Mikrozone
- Modellierung des Kapillardrucks in binären Gemischen
- Verifikation der Modellannahmen durch Vergleich mit experimentellen Daten
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel führt in die Thematik des Blasensidens und die gängigen Berechnungsverfahren ein. Es werden die Ziele und der Umfang der Arbeit vorgestellt. Kapitel 2 erläutert die Grundlagen des Mikromodells für Reinstoffe. Dabei werden die Entstehung einer Einzelblase an der Heizwand und die Modellierung des Verhaltens in der Mikrozone betrachtet. Im dritten Kapitel werden die thermophysikalischen Eigenschaften von binären Gemischen behandelt. Es werden die Auswirkungen von Konzentration auf verschiedene Größen wie die partielle molare Enthalpie, den Dampfdruck und die Wärmekapazität betrachtet. Der Marangoni-Effekt und sein Einfluss auf das Blasenwachstum werden ebenfalls in diesem Kapitel erläutert. Kapitel 4 widmet sich der Erweiterung des Mikromodells auf binäre Gemische. Es werden die Anpassungen am Kapillardruck, dem molekularkinetischen Wärmewiderstand, dem Wärmetransport und dem Flüssigkeitstransport in der Mikrozone vorgestellt. Die Kopplung von Wärme- und Flüssigkeitstransport wird ebenfalls behandelt. Das fünfte Kapitel befasst sich mit der Verifikation der wichtigsten Annahmen des erweiterten Modells. Es wird der Einfluss der Dichte, des Marangoni-Effekts, der Adsorption und der radialen Diffusion untersucht.
Schlüsselwörter
Blasensieden, binäre Gemische, Mikromodell, Wärmeübergang, Marangoni-Effekt, Kapillardruck, Wärmetransport, Flüssigkeitstransport, Adsorption, radiale Diffusion, thermophysikalische Eigenschaften
- Quote paper
- Jürgen Kern (Author), 1998, Blasensieden binärer Gemische: Erweiterung eines Mikromodells, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/19710
