Systematische Analyse des Einflusses von Strömungsinstationaritäten auf den konvektiven Wärmeübergang
Final Report Abstract
Es konnte gezeigt werden, dass • das Massenstrom-Kontrollgerät als zentrales Element der Untersuchungen zur Instationarität für die gewählten Zwecke sehr gut geeignet war. • Verbesserungen des Wärmeüberganges durch Instationarität möglich sind und Werte bis zu 30% erreicht werden können, aber nur unter ganz spezifischen Bedingungen. • für das Auftreten eines verbesserten Wärmeüberganges die Bildung von Ringwirbeln entscheidend ist. Diese bewegen sich nach dem Auftreffen auf der Prallplatte radial nach außen und können ggf. in einem festen Abstand zerfallen. • die Ringwirbelbildung bei "Rechtecksignalen" besonders effektiv ist und dass dabei die ansteigende Flanke eine besondere Bedeutung besitzt. • die Vorgänge insgesamt und stets stark von der speziell vorliegenden Situation abhängt. Dies beschneidet die Möglichkeiten zu allgemeinen Aussagen bzgl. des Instationaritätseinflusses erheblich. Im Rahmen des vorliegenden Projektes haben sich zwei Aspekte als bedeutungsvoll erwiesen, die in Folgeprojekten aufgegriffen werden können bzw. sollten: • Es wird bisher stets unterstellt, dass Aussagen zur Wirkung von Instationaritäten auf den Wärmeübergang, die auf glatten Prallplatten gewonnen werden, anschließend auf Situationen übertragen werden können, in denen wie etwa bei der Kühlung elektronischer Bauteile, Störkörper auf der sonst ebenen Platte vorhanden sind. Erste Untersuchungen zu diesem Themenkomplex haben gezeigt, dass hierbei ganz unerwartete Effekte auftreten können. • Die untersuchte Situation bezog sich auf den Fall, dass der austretende Freistrahl exakt dieselbe Temperatur besitzt wie die zunächst ruhende Umgebung. Ein möglicher Temperaturunterschied hat einen sehr starken Einfluss auf den Wärmeübergang an der Prallplatte. Weitere Untersuchungen sollten deshalb dem anderen Grenzfall des weitestmöglich eingehausten Prallstrahles gelten, was zu deutlich anderen Ergebnissen führen wird. Für Anwendungen sind beide Fälle (frei, eingehaust) von Bedeutung.
Publications
- G. Middelberg, H. Herwig: Heat Transfer under unsteadily impinging Jets: a systematic investigation, Proc. IHTC-13, Sydney. Australien, 2006
- G. Middelberg: Systematische Analyse des Einflusses von Strömungsinstationaritäten auf den konvektiven Wärmeübergang, Process Net- Fachausschusssitzung "Wärme- und Stoffübertragung", 7.-9. März 2007, Stuttgart
- G. Middelberg, H. Herwig: Unsteady Jet Impingement: A Systematic Study of its Heat Transfer Performance, Proc. ICTAM 2008, 25.-29. August, Adelaide, Australien
- G. Middelberg: Konvektiver Wärmeübergang bei instationären Prallstrahlen mit systematisch veränderter Signalform, TU Hamburg-Harburg, November 2008
