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Teilprojekt CO2: Skalenübergreifende Experimente zum Sieden komplexer Fluide an komplexen Oberflächen

Die Kombination von Phasenwechselprozessen wie Sieden und Kondensation hat sich als eine der effektivsten Methoden für Kühlsysteme in der Industrie und andere Anwendungen erwiesen. Eine Anwendung mit großem Zukunftsinteresse ist die Kühlung von Mikroelektronik, bei der eine hohe Wärmeübertragung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines sicheren Systembetriebs erforderlich ist. Beim Sieden können mehrere Siederegime unterschieden warden, wobei das Blasensieden das wünschenswerteste Regime darstellt. Es kombiniert hohe Wärmeströme mit moderaten Wandüberhitzungen.

Der Wärmeübertragungsmechanismus beim Sieden hängt neben der Oberflächenspannung und der latenten Verdampfungswärme der Flüssigkeit von den Fluideigenschaften beider Phase, der Benetzbarkeit der Oberfläche, sowie der Morphologie, Rauheit und Neigung der Oberfläche ab. Daher liegt es auf der Hand, dass Änderungen der genannten Parameter zu einer optimalen Wärmeübertragungseffizienz mit einem höheren Wärmeübergangskoeffizienten und kritischen Wärmestrom führen können.

Im Rahmen dieses Projekts soll der Einfluss verschiedener Fluideigenschaften, die die Komplexität der untersuchten Fluide erhöhen, in Kombination mit der zunehmenden Komplexität der Oberfläche auf die Wärmeübertragung beim Blasensieden untersucht werden. Es werden verschiedene Fluidkombinationen verwendet, um Gemische und andere komplexe Fluide zu erzeugen. Um den Einfluss der Eigenschaften der Gemische und komplexen Flüssigkeiten zu untersuchen, werden Siedeversuche mit zwei verschiedenen Heizerbaugruppen durchgeführt. Eine davon besteht aus Kupfer, das über einen keramischen Heizer erhitzt wird. Dieser Heizer wird zur Untersuchung einer Vielzahl von Blasen und sehr hohen Wärmeströmen verwendet. Der zweite Heizer besteht aus einem infrarottransparenten Material, das mit einer Metallschicht beschichtet ist. Diese Schicht wird als Widerstandsheizer verwendet. Mit einer Hochgeschwindigkeits-Infrarotkamera kann der lokale Wärmestrom auf der Rückseite der Metallschicht gemessen werden. Dies ermöglicht Experimente mit einzelnen oder wenigen Blasen bei niedrigen oder mittleren Wärmeströmen.

Webseite: SFB 1194