Erhöhung der Energieeffizienz durch Wärmeintegration. Bestimmung des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten bei der Kondensation eines binären Gemisches an einem Rippenrohr

Inhaltsverzeichnis

• Abstract
• Formelzeichen
• 1 Einleitung
• 2 Theoretische Grundlagen
• 2.1 Grundlagen der Wärmeübertragung
• 2.1.1 Arten des Wärmetransports
• 2.1.2 Konvektiver Wärmeübergang
• 2.1.2.1 Allgemeine Beschreibung der Problemstellung
• 2.1.2.2 Thermischer Widerstand und Wärmedurchgangskoeffizient
• 2.1.2.3 Logarithmisch gemittelte Temperaturdifferenz
• 2.1.2.4 Dimensionslose Kennzahlen
• 2.1.3 Theorien zur Kondensation von Reinstoffdämpfen
• 2.1.3.1 NUSSELTsche Wasserhauttheorie für Glattrohroberflächen
• 2.1.3.2 Modelle von BRIGGS und ROSE sowie KUMAR et al. für Rippenrohroberflächen.
• 2.1.4 Film-REYNOLDS-Zahl
• 2.2 Experimentelle Bestimmung des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten
• 2.3 Grundlagen der Gemischkondensation.
• 3 Experimentelle Durchführung
• 3.1 Aufbau der Versuchsanlage
• 3.2 Messbetrieb und Probenanalyse
• 3.2.1 Ablauf einer Messung.
• 3.2.2 Analyse der Proben
• 3.2.2.1 Praktische Durchführung der Analyse
• 3.2.2.2 Umrechnung der Dichte in den Molanteil
• 3.3 Auswertung der Messdaten.
• 4 Ergebnisse und Diskussion
• 4.1 Darstellung der Ergebnisse
• 4.1.1 Abhängigkeit des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten von Wär-mestromdichte und Molanteil
• 4.1.2 Vergleich zweier Gemische von n-Pentan und iso-Oktan mit unterschiedlichen Zusammensetzungen
• 4.1.3 Film-REYNOLDS-Zahl, diffusiver Wärmeübergangskoeffizient, LE-WIS-Zahl und relative Flüchtigkeit.
• 4.2 Fehlerabschätzung
• 5 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Kondensation eines binären Gemisches aus n-Pentan und iso-Oktan an einem Rippenrohr. Ziel ist es, den äußeren Wärmeübergangskoeffizienten des Rippenrohres experimentell zu bestimmen und die Abhängigkeit von der Wärmedichte und der Zusammensetzung des Gemisches zu analysieren. Darüber hinaus werden die Ergebnisse mit theoretischen Modellen und experimentellen Daten für reine Stoffe und Mischungen verglichen.

• Experimentelle Bestimmung des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten bei der Kondensation eines binären Gemisches an einem Rippenrohr
• Analyse der Abhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten von der Wärmedichte und der Zusammensetzung des Gemisches
• Vergleich der Ergebnisse mit theoretischen Modellen und experimentellen Daten für reine Stoffe und Mischungen
• Untersuchung des Einflusses der Film-REYNOLDS-Zahl, des diffusiven Wärmeübergangskoeffizienten, der LEWIS-Zahl und der relativen Flüchtigkeit auf den Wärmeübergang
• Fehlerabschätzung der experimentellen Ergebnisse

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 führt in das Thema der Arbeit ein und beschreibt die Relevanz der Kondensation von binären Gemischen in technischen Anwendungen. Kapitel 2 behandelt die theoretischen Grundlagen der Wärmeübertragung, insbesondere die Kondensation an Rippenrohroberflächen. Es werden verschiedene Modelle und Theorien vorgestellt, die zur Beschreibung des Wärmeübergangs bei der Kondensation von Reinstoffdämpfen und Gemischen verwendet werden können. Kapitel 3 beschreibt die experimentelle Durchführung der Arbeit, den Aufbau der Versuchsanlage und die Durchführung der Messungen. In Kapitel 4 werden die Ergebnisse der Messungen dargestellt und diskutiert. Die Abhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten von der Wärmedichte und der Zusammensetzung des Gemisches wird analysiert. Die Ergebnisse werden mit theoretischen Modellen und experimentellen Daten für reine Stoffe und Mischungen verglichen. Kapitel 5 fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.

Schlüsselwörter

Kondensation, binäres Gemisch, Rippenrohr, Wärmeübergangskoeffizient, Wärmedichte, Film-REYNOLDS-Zahl, diffusiver Wärmeübergangskoeffizient, LEWIS-Zahl, relative Flüchtigkeit, experimentelle Bestimmung, theoretische Modelle, Fehlerabschätzung.