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Anlage zur Untersuchung der Wärmeübergangsphänomene in überkritisches Kohlendioxid – ScirocCO2

 

Der kritische Punkt von Wasser liegt bei Tc,W = 373,9°C und pc,W = 22,06 MPa, der kritische Punkt von CO2 liegt bei Tc,CO2 = 31 °C und pc,CO2 = 7,37 MPa. Die Stoffeigenschaften der Fluide unterliegen oberhalb dieses Punktes starken Änderungen. Diese treten in der Nähe der pseudo-kritischen Linie auf, die durch die Maxima der spezifischen Wärmekapazität cp bei Drücken oberhalb von pc definiert ist

Bei früheren Versuchen zum Wärmeübergang in überkritische Fluide, hauptsächlich mit Wasser und CO2, wurden zwei konträre Phänomene festgestellt, der verbesserte und der verschlechterte Wärmeübergang. Sie traten hauptsächlich in der Nähe des pseudo-kritischen Punktes auf.

Die genauen Mechanismen des Wärmeübergangs in überkritische Fluide sind bisher noch nicht vollständig verstanden. Mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD ) wird versucht die Phänomene zu simulieren und so Informationen zum Wärmeübergang zu erhalten. Aufgrund fehlender Daten zu den lokalen Bedingungen in den Grenzschichten ist es bisher nicht gelungen die Effekte genau abzubilden. Zur Validierung der CFD und zum besseren Verständnis der Mechanismen beim Wärmeübergang in überkritische Fluide werden neue Experimente mit einfacher Geometrie und höherer Auflösung benötigt.

Für diese Anforderungen wurde der im Versuchsstand ScirocCO2 (Supercritical heat transfer: optical investigation of CO2) entwickelt.