Projektarbeit Sascha Behrendt, Marcel Kolen

 

Konzeption und Aufbau eines Prüfstands zur Überprüfung der Beeinflussung des Wärmeübergangs bei freier Konvektion durch von-Kármánsche Wirbelstraßen

Projektarbeit Behrendt Kolen Urheberrecht: EBC Versuchsaufbau und Visualisierungen der auftretenden Wirbelstraße

In der vorliegenden Arbeit wird die Beeinflussung des Wärmeübergangs durch von-Kármánsche Wirbelstraßen bei freier Konvektion untersucht. Hierzu wird ein Versuchsstand entwickelt, mit dem die von-Kármánsche Wirbelstraße und deren Einfluss auf den Wärmeübergang nachgewiesen werden kann. Die Messungen werden unter Veränderung verschiedener Parameter durchgeführt.

Der Prüfstand besteht aus zweiseitig beheizten Konvektionskanälen. In diese Kanäle werden wirbelerzeugende Körper in Form von Zylindern eingesetzt, um eine mögliche Verbesserung des Wärmeübergangs durch die Einflüsse der dabei auftretenden Wirbelstraßen zu untersuchen. Die von-Kármánsche Wirbelstraße wird mit Nebel im Kanal sichtbar gemacht und damit nachgewiesen. Bei den ersten Messungen treten größere Schwankungen auf, die auf Ungenauigkeiten im Aufbau hindeuten. Durch die Optimierung der Temperaturverteilung der Heizflächen und die bessere Abdichtung der Isolierung können diese Schwankungen reduziert werden.

Die anschließenden Messreihen zeigen, dass sich der Wärmeübergang durch den Einsatz der Zylinder verbessert und damit ein positiver Effekt durch die von-Kármánsche Wirbelstraße auftritt. Variiert werden der Durchmesser der Zylinder, die Einbauhöhe und die Wandtemperatur der beheizten Kanäle. Der Test im breiten Kanal, der eine quasi zweidimensionale Durchströmung hervorruft, zeigt ein höheres Leistungssteigerungspotential als im Fall mit Kanälen nahezu quadratischen Querschnitts.