Projektarbeit Tobias Burgholz, Markus Schraven

 

Weiterentwicklung eines Prüfstands zur Erfassung des Wärmeübergangs in freien Konvektionsströmungen mit von-Kármánschen Wirbelstraßen

Weiterentwicklung eines Prüfstands Urheberrecht: EBC Die neue Prüfeinrichtung.

Diese Projektarbeit befasst sich mit Prüfeinrichtungen, die die Messung der Wärmeübertragung in freien Konvektionsströmen mit Kármánschen Wirbelstraßen ermöglichen. In einem ersten Schritt wird eine bestehende Testanlage mit zwei Heizkörpern aus Stahlblech als Wärmequelle auf Schwachstellen und Nachteile hin untersucht, wobei sowohl die funktionale Ausgestaltung als auch die Zuverlässigkeit sowie die Ergebnisse von früheren Versuchen berücksichtigt werden. Aus dieser Analyse wird eine Reihe von Anforderungen abgeleitet, die zu einem Konzept für eine neue Testanlage mit Kapillarrohrmatten aus Kunststoff statt Flachheizkörpern führen. Der Konstruktions-Prozess der neuen Prüfeinrichtung wird ausführlich beschrieben.

Mit der neu gebauten Prüfeinrichtung werden Experimente mit zweidimensionalen Strömungen durchgeführt und die Auswirkungen unterschiedlich geformter Wirbelkörper auf die Wärmeübertragung untersucht. In einer zweiten Versuchsreihe wird die Auswirkung verschiedener Einbauhöhen eines 19 mm-Zylinders untersucht. Die Strömungsstruktur mit Kármánschen Wirbelstraßen wird mit Nebelexperimenten visualisiert.

Erste Ergebnisse zeigen eine bessere Funktionalität der Prüfeinrichtung und eine geringere Streuung der Messwerte. Die Verbesserung der Wärmeabgabe fällt jedoch geringer aus als in der Simulation. Die Strömungsvisualisierung zeigt starke Unregelmäßigkeiten der Wirbel, sodass die in den Simulationen verwendeten Randbedingungen überprüft werden sollten.