Grundlegende Untersuchungen zu lokalen Wärmeübergangsmessungen bei turbulenter erzwungener Konvektion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ausgehend von der besonderen Situation bei konvektiver Wärmeübertragung in turbulenten erzwungenen Strömungen wurde folgende Hypothese formuliert: Da die Art der thermischen Randbedingung aus asymptotischer Sicht, für erzwungene Strömungen ein Effekt höherer Ordnung ist, der nur bei endlichen Reynolds-Zahlen einen (asymptotisch) kleinen Einfluss besitzt, wird unterstellt, dass der Wärmeübergang an einer bestimmten Stelle gänzlich unabhängig von der "thermischen Vorgeschichte" der Strömung stromaufwärts ist. Es genügt dann, in einer turbulenten erzwungenen Strömung an dieser Stelle einen lokalen Wärmeübergang zu erzeugen und gleichzeitig zu messen, um in einer insgesamt "kalten" Strömung (kein Wärmeübergang an der Gesamtanordnung) auf das lokale Wärmeübergangsverhalten zu schließen. Die Tragfähigkeit dieser Hypothese konnte mit Hilfe eines Heiz- und Mess- Testfühlers (HM-Testfühler) nachgewiesen werden. Dabei ergaben sich als wesentliche neue Aspekte die Notwendigkeit, eine Fühlerrandheizung vorzusehen sowie den Fühler zu kalibrieren, um die Effekte des sog. thermischen Anlaufes auf dem Fühler zu erfassen. In der zweiten Projektphase wurde auf der Basis des zuvor beschriebenen Prinzips ein Dreifachfühler entwickelt, mit dem weitergehende Untersuchungen möglich wurden, die allesamt die ursprüngliche Hypothese bestätigen konnten. Nachdem das neue Messprinzip an einem Prototyp-Messfühler wissenschaftlich fundiert bezüglich seiner Einsatzmöglichkeiten untersucht worden ist, kann jetzt damit begonnen werden, daraus einen "praxistauglichen", industriell einsetzbaren Messfühler zu entwickeln. Erste Kontaktaufnahmen mit Interessenten für den Einsatz entsprechender Messfühler sind bereits erfolgt. Sie sollen in Zukunft intensiviert und auf andere Personen ausgeweitet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Turbulent forced convection heat transfer: measurements at the cold object, GAMM-Tagung, Padua, Italien 24.-28.3.
H. Herwig, H. Mocikat
- Wärmeübergangsmessungen am kalten Objekt, GVC-Fachausschuss-Sitzung "Wärme- und Stoffübertragung", Schwäbisch Hall, 23.3.
H. Herwig, H. Mocikat
- An advanced thin foil sensor concept for heat flux and heat transfer measurements in fully turbulent flows, Heat and Mass Transfer, online first, 2006;Vol. 43, 351-364, 2007 7
H. Mocikat, H. Herwig:
