ISBN 978-3-8439-4917-0

978-3-8439-4917-0, Reihe Thermodynamik

Simon Fries
Wärmeübergang bei der Kondensation von Kohlenwasserstoffen im horizontalen Rohr

203 Seiten, Dissertation Universität Kassel (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Wärmeübergang und Druckverlust, während des Abkühlungsvorganges von Propylen und Propan in horizontalen Rohren, werden experimentell untersucht. Dies umfasst die Abkühlung vom überhitzen Dampf und unterkühlter Flüssigkeit, sowie die Kondensation. Als Versuchsrohre werden ein Glattrohr aus Baustahl und eines aus Kupfer verwendet. Die Oberflächenrauheit der Innenseite beider Rohre wird bestimmt.

Es wird nachgewiesen, dass der Einfluss der Oberflächenrauheit auf den einphasigen Druckverlust von der Literatur überschätzt wird. Grenzschichtbetrachtungen zeigen, dass der Sandrauheitsansatz den realen Strömungsvorgang ungenau beschreibt. Es wird vorgeschlagen für diesen Ansatz die realen Rauheitsparameter zu verwenden.

Der exp. Wärmeübergang der unterkühlten Flüssigkeit stimmt mit der Literatur überein. Beim überhitzen Dampf sind die auftretenden Abweichungen auf die Druckabhängigkeit der Enthalpie nahe des Nassdampfgebietes zurückzuführen. Die Literatur berücksichtigt diese Effekte nicht, da stets von idealen Gasen ausgegangen wird. Die Erweiterung der Korrelationen aus der Literatur mit dem Realgasfaktor wird empfohlen, um den Einfluss der Druckabhängigkeit der Enthalpie abzubilden.

Die bekannten Auswirkungen des Druckes, der Massenstromdichte und des Dampfgehaltes auf den Wärmeübergang und Druckverlust bei der Kondensation werden bestätigt. Die besten Übereinstimmungen haben die exp. Ergebnisse mit der Methode von Shah für den Wärmeübergang und der Korrelation von Friedel für den Druckverlust. Ein geringer Einfluss der Oberflächenrauheit auf den zweiphasigen Druckverlust ist zu beobachten. Bei hohen Massenstromdichten entsteht Entrainment, welches den Wärmeübergangskoeffizienten erhöht.

Eine bekannte Korrelation nach dem VDI-Wärmeatlas zum Wärmeübergang wird modifiziert. Die beobachteten Entrainmenteffekte werden berücksichtigt. Die modifizierte Korrelation wird mit eigenen Daten und denen anderer Autoren verglichen. Die maximale Abweichung beträgt 25%.