Es wurde ein Versuchsstand zur Messung von Wärmeübergangskoeffizienten von verdampfendem und kondensierendem CO2 mit Kältemaschineöl aufgebaut. Er deckt einen weiten Druckbereich ab, um die verschiedensten Einsatzgebiete für CO2 (Tiefkühlung, Normalkühlung, Klimaanlage und Wärmepumpe) bedienen zu können. Ausgelegt wurde er für die Messung des Wärmeübergangs an einem Wärmeaustauscher-Einzelprofil. Untersucht wurden hauptsächlich die in PKW-Klimaanlagen auftretenden Druck- und Temperaturbereiche zusammen mit dem zum Einsatz kommenden Kältemaschinenöl und CO2. Das verwendete Öl war bei allen Versuchsbedingungen vollständig mit CO2 mischbar. Die Ölkonzentrationsbestimmung erfolgte über ein Probeentnahmeverfahren. Die Versuchsergebnisse zeigten sowohl bei der Verdampfung als auch bei der Gaskühlung eine große Abhängigkeit des Wärmeübergangs von der Wärmstromdichte. Bei größeren Wärmestromdichten steigt der Wärmeübergang an. Dagegen ist der Einfluss der Massenstromdichte verhältnismäßig gering. Höhere Verdampfungstemperaturen zeigen tendenziell einen höheren Wärmeübergang, allerdings konnte dieses Verhalten nicht durchgängig beobachtet werden. Das Kältemaschinenöl beeinflusst den Wärmeübergang beim Verdampfungsvorgang signifikant. Festgestellt wurde eine Reduzierung des Wärmeübergangskoeffizienten von bis zu 50 %. Bereits kleine Ölanteile von 3 M% vermindern den Wärmeübergang um 15 bis 20 %. Dabei ist der negative Einfluss des Öls bei kleineren Wärmestromdichten ausgeprägter. Bei der Gaskühlung ergaben sich noch größere Reduzierungen des Wärmeübergangs unter Einfluss des Kältemaschinenöls. Allerdings können aufgrund der geringeren Anzahl an Messungen im Vergleich zur Verdampfung keine fundierteren Aussagen getroffen werden. Auffällig und zu beachten bei der Gaskühlung ist ein ausgeprägtes Maximum des Wärmeübergangs im Bereich der pseudokritischen Temperatur aufgrund starker Änderung der thermodynamischen Eigenschaften des CO2 in diesem Bereich. Auf der Basis laminarer Strömungsverhältnisse in kleinen Strömungskanälen wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, das die theoretische Bestimmung des Wärmeübergangs von CO2-Öl-Gemischen ermöglicht.
Einfluss von Kältemaschinenöl auf den Wärmeübergang von Kohlendioxid in kleinen Strömungskanälen
2007
130 Seiten, Bilder, Tabellen, 98 Quellen
Theses
German
Einfluss von Kältemaschinenöl auf den Wärmeübergang von Kohlendioxid in kleinen Strömungskanälen
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2007
|Wärmeübergang von Kohlendioxid mit Kältemaschinenöl: Verdampfung und Gaskühlung
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|Modellierung der Schalldämpfung mehrschichtiger Plattenresonatoren in Strömungskanälen
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