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Leitexperiment Eintauchkörper – Erzwungene Be- und Entnetzung komplexer Oberflächen

Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, die Physik der Verdampfung dünner Filme, so genannter Microlayer, zu beschreiben. Sie spielen eine wichtige Rolle bei Phasenwechselprozessen zwischen Flüssigkeit und Dampf, wie z. B. beim Behältersieden, beim Strömungssieden in Mikrokanälen, in gedruckter Elektronik, in der Halbleiterindustrie und in Wärmeübertragern. Ein Microlayer bildet sich, wenn ein dünner Flüssigkeitsfilm unter einer ausreichend schnell wachsenden Dampfblase eingeschlossen wird. Die Verdampfung dieser eingeschlossenen Flüssigkeit (Mikrolayerverdampfung) erhöht den Wärmestrom und trägt ebenfalls zum gesamten Blasenwachstum bei. Die Entstehung und das physikalische Verhalten solcher Microlayer ist aber bisher nur unzureichend untersucht und daher kaum verstanden.

Daher konzentriert sich dieses Projekt auf die detaillierte Untersuchung der Parameter, die zur Bildung eines Microlayers beitragen, wie z. B. das Wandmaterial, die Flüssigkeitseigenschaften, die Wandüberhitzung und die Entnetzungsgeschwindigkeit. Daher wird ein generischer Versuchsaufbau verwendet, um den Einfluss der oben genannten Parameter vollständig entkoppelt zu untersuchen, was in einem Siedeszenario ansonsten nur schwer möglich ist. Der dynamische Kontaktwinkel wird mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gemessen, während das lokale Temperaturfeld an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Wand mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet wird.

Die hier durchgeführten Experimente dienen darüber hinaus der Validierung der numerischen Modelle und der Untersuchung neuartiger, für die Industrie relevanter Oberflächen-Fluid-Kombinationen. Der SFB 1194 bietet eine hervorragende interdisziplinäre Plattform für Wissenschaftler aus verschiedenen Bereichen wie Physik, Chemie, Mathematik und Ingenieurwesen, um zusammenzuarbeiten und die bestehenden Lücken in der Literatur zu schließen.

Website SFB 1194

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• Sinha, K. N. R., Ranjan, D., Raza, M. Q., Kumar, N., Kaner, S., Thakur, A., and Raj, R., 2019, “In-situacoustic detection of critical heat flux for controlling thermal runaway in boiling systems,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 138, pp. 135-149, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.04.029.
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