Messung des Wärmeüberganges beim Blasensieden von Wasser an metallischen Rohren

Meßergebnisse über den Wärmeübergang beim Blasensieden sind vielfach nicht miteinander vergleichbar. Die Vorgeschichte der Versuche, die Reinheit der Versuchsflüssigkeit, Korrosionsneigung, Belagbildung und die angewandte Meßtechnik beeinflussen die Meßergebnisse so stark, daß man mit ein und derselben Versuchsanordnung die verschiedensten Meßergebnisse erhalten kann. In dieser Arbeit wurde gezeigt, daß bei Dauerversuchen selbst bei Verwendung von Behältern aus austenitischem Stahl sich die Temperaturdifferenz zwischen der beheizten Wand und der Versuchsflüssigkeit im Laufe der Zeit um bis zu 40 % ändern kann. Häufig werden die zeitlichen Änderungen dieser Temperaturdifferenz durch die Bildung von Belägen aus Metall-Hydroxiden verursacht. Der Vergleich von Meßergebnissen, die unter solchen Bedingungen gewonnen wurden, ist sehr schwierig. Die Belagdicke, Belagstruktur und ihre stoffliche Zusammensetzung sind schwer zu bestimmen. Die Belagbildung beeinflußt auch die Keimfreudigkeit der Oberfläche, so daß die Annahme eines durch den Belag verursachten Wärmeleitwiderstandes zwischen der metallischen Wand und der Flüssigkeit allein nicht statthaft ist. Im Anschluß an eine systematische Untersuchung über die Ursachen von Belagbildungen wurde gezeigt, daß man bei Verwendung von sehr reinen Versuchsflüssigkeiten und bei kathodischem Schutz der Versuchsstrecke einen als "metallisch blank" bezeichneten Oberflächenzustand hinreichend lange aufrecht erhalten kann. Unter diesen Voraussetzungen treten während einer Versuchsdauer von mehr als zehn Stunden keine meßbaren Driften im treibenden Temperaturgefälle auf. Da während der Versuche Temperaturdifferenzen von mehr als 0, 1 °c gemessen werden konnten, bestand somit die Möglichkeit, während der Versuchsdauer reproduzierbare Meßergebnisse zu erhalten. Untersuchungen über den Einfluß elektrischer Felder auf den Wärmeübergang bestätigen, daß bei Spannungen unter 30 Volt kein meßbarer Einfluß auf den Wärmeübergangskoeffizienten vorhanden ist. Die gewählten Versuchsbedingungen ermöglichten es, den Einfluß der Rauhigkeit auf den Wärmeübergang bei Drücken von 1,6 bis 20 bar und Wärmestromdichten bis $1,1 \cdot 10^{6} W/m^{2}$ zu untersuchen und damit eine frühere Arbeit von Stephan /5/, in welcher der Einfluß der Rauhigkeit bei Drücken bis 3,0 bar und Wärmestromdichten bis $3 \cdot 10^{4} W/m^{2}$untersucht worden war, auch auf höhere Drucke zu erweitern· Als Maß für den Einfluß der Rauhigkeit erwies sich die von Stephan /5/ eingeführte Glättungstiefe als geeignet. Die Glättungstiefe $R_{p}$ wurden zwischen 0,18 $\mu$m und 3, 63 $\mu$m durch Blankziehen, Polieren, Schmirgeln, Ätzen und Sandstrahlen geändert. Alle verwendeten Rohre bestanden aus dem gleichen austenitischen Stahl und wurden im gleichen Ziehprozeß hergestellt. Die Wärmestromdichte q wurde im Bereich von $5 \cdot 10^{4}$ bis $1,1 \cdot 10^{6} W /m{2}$ geändert. Die Stahlrohre wurden direkt mit Gleichstrom beheizt. [...