Messung lokaler Wärmeübergangskoeffizenten mittels linearer Ramanspektroskopie

Nichtkondensierbare Gase reduzieren entscheidend den übertragenen Wärmestrom bei der Partialkondensation.Um die Kühlmittelerwärmung bei Störfällen mit kleinem Leck in Kernreaktoren abschätzen zu können, ist es notwendig, die sich einstellenden Wärmeübergangskoeffizienten lokal bestimmen zu können.

Bei kleinen Wärmeströmen ergeben sich bei der Bestimmung der Wärmeübergangskoeffizienten aus Energiebilanzen große Meßfehler.

 

Versuchsaufbau zur Messung von Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten bei der Partialkondensation

 

Mit Hilfe der linearen Ramanspektroskopie können lokale Wärmeübergangskoeffizienten direkt aus den sich in der Stoffübergangsgrenzschicht einstellenden Konzentrationsprofilen bestimmt werden. Gemessen wird dazu die Konzentrationsverteilungen in der Grenzschicht. Mit dieser Meßmethode ist es möglich, die Konzentrationsverteilung mit hoher lokaler Auflösung zu bestimmen. Zusätzlich kann die Oberflächentemperatur der Wasserschicht mit einer Genauigkeit von ± 2 K aus dem Ramanspektrum (s.u.) berechnet werden.

Mit den Annahmen der Filmtheorie kann aus den gemessenen Profilen der Kondensatstoffstrom berechnet werden.

 

 

 

Ramanspektren der Stoffübergangsgrenzschicht, Berechnetes und gemessenes Inertgas-Konzentrationsprofil

 

Literatur:

  • J. Karl, T. Weiss:
    Measurement of Condensation Heat Transfer Coefficients at Stratified Flow Using Linear Raman Spectroscopy
    Proceedings of the 1st Symp. on Flow Visualization and Image Processing, Honolulu, pp. 479 - 484, 1997
  • J. Karl:
    Untersuchung des Wärmeübergangs bei der Partialkondensation mittels linearer Ramanspektroskopie
    Dissertation, Herbert Utz Verlag Wissenschaft, München, 1997
  • J. Karl, D. Hein
    Measuring water temperature profiles at stratified flow by means of linear Raman Spectroscopy, 
    Proceedings of the Japanese-German Symposium on Multiphase Flow, Tokyo, 1997.
  • J. Karl, T. Weiss:
    Measurement of Condensation Heat Transfer Coefficients at Stratified Flow Using Linear Raman Spectroscopy, 
    Journal of Flow Visualization and Image Processing, Vol. 4, pp 231-244, (1997).