Charakterisierung und Vorhersage des Abtropfverhaltens von Filmströmungen unterhalb von planaren Oberflächen und entlang geneigter Zylinder

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Reinhold Kneer, seit 5/2021
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418676633

Rieselfilme sind ein wesentlicher Bestandteil einer Vielzahl von Prozessen in der Energie- und Verfahrenstechnik. Wärme- und Stofftransporteigenschaften von Fallfilmen auf geneigten oder vertikalen Wänden und anderen Geometrien sind in der wissenschaftlichen Literatur ausführlich dargestellt. Experimentelle und numerische Daten von Filmströmungen auf der Unterseite von Bauteilen sind jedoch kaum vorhanden, trotz ihrer Bedeutung für beispielsweise Beschichtungsprobleme oder strukturierte Packungen in der chemischen Industrie. Dort ist die Vermeidung von Abtropfen um homogene Beschichtungen zu gewährleisten oder die Förderung des Abtropfens zur Erhöhung der Flüssig-Gas-Grenzfläche von erheblicher Bedeutung. Aufgrund des nichtlinearen Charakters des Abtropfens von Filmen unterhalb von Bauteilen ist eine analytische Annäherung an das Problem schwierig und Korrelationen für den Beginn des Abtropfens sowie eine Quantifizierung von Abtropfmassenströmen sind derzeit nicht verfügbar.Im beantragten Vorhaben soll das Abtropfregime in Filmströmungen auf der Unterseite von Bauteilen mit grundlegenden Oberflächengeometrien durch vollaufgelöste numerische Simulationen, niedrigdimensionale Modellierung sowie experimentelle Untersuchungen analysiert werden. Das Ziel ist dabei, physikalisch motivierte Korrelationen für den Beginn des Abtropfens zur Verfügung zu stellen und abtropfende Massenströme sowie spezifische Filmoberflächen zu quantifizieren, um eine gezielte Gestaltung entsprechender Prozesse zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Benoit Scheid
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilko Rohlfs, bis 4/2021