Fluid- und thermodynamische Transportphänomene beim unterkühlten Strömungssieden:
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LEHRSTUHL FUER THERMODYNAMIK
TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
FLUID- UND THERMODYNAMISCHE TRANSPORTPHAENOMENE BEIM UNTERKUEHLTEN
STROEMUNGSSIEDEN
ANITA LUCIC
VOLLSTAENDIGER ABDRUCK DER VON DER FAKULTAET FUER MASCHINENWESEN DER
TECHNISCHEN UNIVERSITAET MUENCHEN ZUR ERLANGIMG DES AKADEMISCHEN GRADES
EINES
D O K T OR I N G E N I E U RS
GENEHMIGTEN DISSERTATION
VORSITZENDER: UNIV.-PROF. DR.-TNG. HABIL. H. ULBRIEH
PRUEFER DER DISSERTATION: 1. UNIV.-PROF. DR.-ING., DR.-ING. E.H. F.
MAYINGER. EMERITIERT 2. UNIV.-PROF. DR.-TNG. D. MEWCS, UNIVERSITAET
HANNOVER 3. UNIV.-PROF. DR.-ING., DR.-ING. HABIL.
R. SCHILLING
DIE DISSERTATION WURDE AM 25.09.2003 BEI DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET
MUENCHEN EINGEREICHT UND DURCH DIE FAKULTAET FUER MASCHINENWESEN AM
28.11.2003 ANGENOMMEN.
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS Y
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 1
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN UND STAND DES WISSENS 4
2.1 TURBULENTER WAERMEUEBERGANG IM RECHTECKKANAL . . . 1
2.2 BLASONDYNAMIK UND WAERMEUEBERGANG IN UNTERKUEHLTEN STROEMUNGEN 8
2.2.1 BLASEN WACHST AM UND BLASENABLOESUNG 8
2.2.1.1 MECHANISMEN DES WAERMETRANSPORTS . 9 2.2.1.2 FLUIDDYNAMISCHE
VORGAENGE AN DER RLA.SE 11
2.2.2 WANN ET RAEUSPERT AN DER PHASENGRENZE DURCH RLASENKONDENSATION 20
2.2.3 WAERMOUEBCRGANGSBCIDEHUNGEN AN DER BLASE . . 25
3 VERSUCHSANLAGE 29
3.1 VERSUCHSANLAGE ZUR UNTERSUCHUNG DER BLASONDYNAMIK IM ADIABATEN
SYSTEM 29
3.2 VERSUCHSANLAGE ZUR UNTERSUCHUNG DES UNTERKUEHLTEN STROEMUNGSSIEDENS 31
3.2.1 VORSUCHSKROISLAUF UND VERSUCLISBEDINGUNGON . 31 3.2.2 MESSKARRIMER
31
3.2.3 KONVENTIONELLE MESSDATENERFASSUNG UND HEI ZERREGELUNG 37
3.2.1 C 0 2 -LASCR 38
4 OPTISCHE MESSMETHODEN 41
4.1 LASER-DOPPLER-ANOMOMETRIE 42
4.1.1 PHYSIKALISCHES PRINZIP 42
4.1.2 VERSUEHSANORDNUNG UND ERFASSUNG DES SIGNALS IM ZWEIPHASIGEN SYSTEM
11
4.2 HOLOGRAPHISCHE INTERFEROINETRIE 47
4.2.1 VERSUCHSANORDNUNG 48
4.2.2 PRINZIP DER ECHTZEITMETHODE 50
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
1.2.3 INFCRFEROINETRIE NACH DER METHODE DER NULLFELD VORGABE UND DER
STREIFEN VORGAEBE 53
4.2.4 AUSWERTUNG VON INTERFEROGRAMMEN 55
4.2.5 ACHSENSYIMNETRISEH GEKRUEMMTE TEMPERATURFELDER 57
1.2.6 LIEHTABLENKUNG IN DER THERMISCHEN GRENZ SCHICHT AN DER HEIZFLAECHE
UND UM DIE BLASE . . GL 4.2.7 BESTIMMUNG DER STREIFENORDIIUUG AN DER
BLAST: 68
5 FLUIDDYNANIISCHES V E R H A L T EN VON BLASEN IM ADIABATEN SYSTEM 70
5.1 BLASENBILDUNG UND AUFSTIEGSVERHALTEN 70
5.2 GESEHWINDIGKEITSFELD IN DER UMGEBUNG VON AUFSTEI GENDEN BLASEN 77
5.2.1 GLOBALES GESEHWINDIGKEITSFELD UM AUFSTEIGEN DE BLASEN IN RUHENDER
FLUESSIGKEIT 77
5.2.2 ZEITLIEHE AENDERUNG DES GESEHWINDIGKEITSFELDES IM VOR- UND
NAEHLAUFGEBIET EINER AUFSTEIGEN DEN BLASE IN RUHENDER FLUESSIGKEIT 79
5.2.3 GESEHWINDIGKEITSVERTEILUNG IM ZWEIPHASEUGEBIET BEI UEBERLAGERTER
FLUESSIGKEITSSTROEMUNG . . 86
6 W AE R M E UE B E R G A NG BEIM UNTERKUEHLTEN STROEMUNGSSIE DEN 94
6.1 FLUID- UND THENNODYNAMISCHES VERHALTEN EINER DAMPFBLASE 91
6.2 TEMPERATURTEID IN DER THERMISCHEN GRENZSCHICHT . . . 107 6.2. F
AUSBILDUNG DER THERMISCHEN GRENZSCHICHT BEI EINPHASIGER ZWANGSKONVEKTION
107
6.2.2 TEMPERALURFELD IN DER THERMISCHEN GRENZ SCHICHT IN ANWESENHEIT
EINER BLASE 1UEUE
6.3 WAERMETRANSPORT AN DER FDIASENGRENZE 121
7 DISKUSSION DER MESSERGEBNISSE 139
7.1 WAERMEUEBERGANG AN DER KONDENSIERENDEN BLASE . . .. 139
7.1.1 MITTLERE NUSSELT-ZAHL 140
IMAGE 4
IMIALTSVERZEICIIXIS VII
7.1.2 LOKALE NUSSELT-ZAHL AN DER HAFTENDEN UND DER
ABGELOESTEN BLASE 113
7.2 KONDENSATIONSZEIT UND ZEITLICHE VOLNMENABNAHME DER BLASE 117
7.3 FELLLERBETRACHTUNG 150
7.3.1 MITTLERE NNSSELT,-ZAHL 150
7.3.2 LOKALE NUSSELT-ZAHL 154
8 Z U S A M M E N F A S S U NG 157
L I T E R A T UR 160
A A N H A NG 173
A.I EXPERIMENTE UND NUMERISCHE SIMULATION IM VERGLEICH 173 A . L .L
FLUIDDYNAMISCHOS VORHALTEN VON LUFTBLASEN
IM ADIABATEN SYSTEM 173
A.I .2 TEMPERATNRFELD UM EINE DAMPFBLASE 178
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