Impuls- und Wärmeübertragung in einphasig durchströmten keramischen Schwämmen

Kurzbeschreibung:
Vergleich der Wärmeübertragungseigenschaften fester Schwämme mit konventionellen Kugelschüttungen und Wabenkörpern. Prüfung der Anwendbarkeit der Lévêque-Analogie, um eine Möglichkeit zu schaffen, den Wärmeübergang aus einfachen Druckverlustmessungen berechnen zu können.
 

 
Hintergrund:
Als Schlüsselgrößen für die Auslegung technischer Apparate für physikalische und chemische Prozesse sind Impuls- und Wärmeübertragung oftmals limitierend für die erzielbaren Leistungen bzw. Ausbeuten. Feste Schwämme sind im Hinblick auf diese Vorgänge nur vereinzelt untersucht worden. Sie weisen aufgrund ihrer interessanten Eigenschaften ein großes Anwendungspotential in der Verfahrenstechnik auf. Infolge der aus festen Stegen bestehenden vernetzten Zellstruktur sind gute Wärmeleitwerte zu erwarten, die weitaus höher liegen dürften als bei konventionellen Schüttungen oder Wabenkörpern.
 

 
Vorgehensweise:
Bestimmung der axialen und radialen Wärmeleitfähigkeit λ:
Die Wärmeleitfähigkeit setzt sich aus einem Ruheanteil und einem konvektiven Anteil zusammen. Beide Anteile werden separat experimentell ermittelt und anschließend modelliert.
Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten α:
Mit Hilfe der Energiegleichungen und eines im Experiment gemessenen sinusförmigen Temperatur-Zeit-Profils wird der Wärme-übergang Fluid-Feststoff bestimmt (siehe Skizze).
Bestimmung des Druckverlustes Δp/Δz.