Wärmeübergangsmessungen mittels Infrarotthermografie
Mittels Infrarotthermografie wird die örtliche Verteilung des Wärmeübergangskoeffizienten gemessen. Dazu wird ein dünnes Blech aus Inconel mit einem elektrischen Strom bekannter Stärke (bis 400 A) und Spannung (bis 7 V) durchflossen. Damit ist der Wärmestrom bekannt. Die eine Seite des Bleches wird gekühlt. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise ein Luftstrahl, ein Düsenfeld oder ein Wasserstrahlenfeld sein. Je höher die örtliche Kühlwirkung ist, desto niedriger ist die sich einstellende Temperatur. Auf Grund der geringen Dicke des Bleches ist die Temperatur auf beiden Seiten näherungsweise gleich. Die Temperatur wird auf der Rückseite mit der Infrarotthermokamera gemessen, und zwar mit einer Genauigkeit von 0,1 K, einer örtlichen Auflösung bis 0,2 mm und einer zeitlichen Frequenz von 2000 pro Sekunde, was für instationäre Vorgänge besonders geeignet ist. Die Rückseite des Bleches ist geschwärzt, um definierte Messbedingungen zu erhalten. Das Blech kann bis 900 °C erwärmt werden, so dass bei einer Beaufschlagung mit Wasser die Messung der Film- und Blasenverdampfung möglich ist.
Luftkühlung - Düsenfeld Versuchsanordnung
Anwendungsbereiche:
- Kühlung von Körpern komplexer Geometrie in Luftdüsenfeldern
- Metallkühlung mit Spritzwasser
- Metallkühlung mit Sprays (Vermeidung Leidenfrostproblematik)
- Wärmeübergangsmessung in Einlaufströmungen mit Querschnittserweiterung
- Wärmeübergang in Mikroverdampfern
Díaz, M.C.; Woche, H.; Schmidt, J.; Specht, E.: Measurement of Local Heat Transfer Coefficients of Developing Flows Using IR-Thermography. 7th Int. Conference on Quantitative Infrared Thermography. 5.-8. July 2004, von Karman Institute, Rhode-St. Genese, Belgium.
Woche, H.; Specht, E.; Schmidt, J.: Messung des lokalen Wärmeübergangs im Einlaufbereich von Rohren nach Querschnittsänderungen. Chemie Ingenieur Technik 74 (2002), 1711-1714.
Puschmann, F.; Specht, E.: Transient Measurement of Heat Transfer for Metal Quenching with Atomized Sprays. Experimental Thermal and Fluid Science 28 (2004) 607-615.
Puschmann, F.; Specht, E.; Schmidt, J.: Measurement of Spray Cooling Heat Transfer Using an Infrared-Technique in Combination with the Phase-Doppler Technique and a Patternator. Int. J. of Heat and Technology, Vol. 19, N. 2-2001, 51 - 56