Über das Kälteverhalten von Silikonölen (Dimethylpolysiloxanen)

Zusammenfassung Es wird das Kälteverhalten von sechs Methylsilikonen mit Viskositäten zwischen 3,8 und 32000 cP bei 20°C untersucht. Die beiden niedrigviskosen Öle erstarren allmählich, bei Viskositätsmessungen zeigten sie bis –120°C und Schubspannungen unter 2 · 10⁴ dyn/cm² Newtonsches Fließen. Die Öle mit höherer Viskosität als 1000 cP bei 20°C haben scharfe Erstarrungspunkte, die unterhalb –40°C liegen, außerdem zeigen diese Öle bei Schubspannungen über 10³ dyn/cm² nichtNewtonsches Fließen.Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität läßt sich im Bereich + 100 bis –20°C durch die Gleichung=A exp (B/T) darstellen, bei tieferer Temperatur weichen die Meßwerte von der Geraden ab. Die Viskosität-Temperaturdiagramme nachUbbelohde-Walther undUmstätter versagen bei der Darstellung der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der niedrigviskosen Öle im Bereich unter 0°C. Bei den höherviskosen Ölen werden in den Diagrammen bei einer Extrapolation der Versuchswerte von 20 bis 100°C nach tieferen Temperaturen hin zu kleine Viskositäten gefunden. Die Abweichungen betragen am Erstarrungspunkt etwa 30%.Vorgetragen auf der gemeinsamen wissenschaftlichen Arbeitstagung der Deutschen Rheologen-Vereinigung e. V. und der Deutschen Rheologischen Gesellschaft e. V. in Bad Oeynhausen am 25. 9. 1957.     

Waste heat powered air conditioning in a diesel total energy system

This work presents a diesel engine total energy scheme where waste energy in the exhaust and block cooling water is recovered. The engine drives a RO plant, VC-A/C plant and supplies the neighbouring region electric power demands. The recovered energy fires an A/C system comprises a LiBr-H₂O absorption machine and a silica gel air dehumidifying unit. The RO reject provides about one third of the cooling water required for various components in the scheme. Governing equations for the hot water regenerated air dehumidifying bed are presented, and the system is applied to a case study of 44/31 °C DBT/WBT. Results show the characteristics variations for the handled air as well as for the desiccant bed in both DH and RG mode in a coupled fashion with purging allowance. The hot cooling water regenerated desiccant bed showed a COP_d of 0.62 and the exhaust gas driven absorption machine acquires a COP_ab of 0.8. The waste energy fired system could satisfy 40% of the A/C load at COP_ov of 1.15. The analysis showed an annual potential savings of 0.5×10⁶ $ with an equivalent fuel savings of 11 000 barrel per year. The scheme saves 15.5% of the diesel capital plus a comparable percentage of the annual running expenses.Diese Arbeit zeigt ein Total-Energie-Schema eines Dieselmotors, dessen Abwärme aus Abgas und Kühlwasser zurückgewonnen wird. Die Maschine treibt eine Umkehrosmoseanlage, eine gleichstrombetriebene Vakuumpumpe und versorgt die umliegende Region mit elektrischer Energie. Die zurückgewonnene Wärmeenergie wird zum Betrieb einer Gleichstromanlage, einer LiBr-H₂O Absorptionsmaschine und einer Lufttrocknungsanlage mit Silica Gel verwendet. Der Rückstand aus der Umkehrosmoseanlage liefert ein Drittel des benötigten Kühlwassers für verschiedene Komponenten der kompletten Anlage. Es werden die maßgebenden Gleichungen für das mit heißem Wasser regenerierte Luft-trocknungsbett dargestellt. Das System wird bis zu einer Temperatur der trockenen Luft von 44 °C und einer Sättigungstemperatur der feuchten Luft von 33 °C betrieben. Die Ergebnisse zeigen die charakteristischen Schwankungen sowohl für die behandelte Luft als auch für das Trockenbett, und dies im gekoppelten Trocknungsund Regenerationsbetrieb mit zulässigen Ausblasen. Das mit heissem Kühlwasser regenerierte Trocknungsbett zeigte eine Leistungsziffer von 0,62, die abgasbetriebene Absorptionsmaschine erreichte eine Leistungsziffer 0,8. Das mit Abwärme betriebene System könnte 40% der Gleichstromlast bei einer Leistungsziffer von 1,15 erbringen. Die Analyse zeigte ein jährliches Einsparungspotential im Bereich von 1/2 Million Dollar, mit einer äquivalenten Treibstoffersparnis von 110 000 Barrel im Jahr. Das Schema vermindert die Brennstoffkosten um 15%, zusätzlich zu einem vergleichbaren Prozentsatz an jährlichen Betriebskosten.     

Heat transfer enhancement through liquid film evaporation into countercurrent moist air flow in a vertical plate channel

A numerical analysis has been carried out to study the heat removal process from hot channel plate through liquid film evaporation into a countercurrent air flow. The influences of the wall heat flux, the inlet Reynolds number of liquid film and the inlet Reynolds number of moist air on the transfer characteristics are investigated detailedly. The Results show that the interface latent heat transfer associated with the film vaporization causes a temperature drop of the heated plate in the entry region of air flow, which is more significant for a system with higherq _w , lowerRe _l,in or largerRe _{c, in} . The overall temperature rise of the heated wall is rather small, as compared with the case without interface latent heat transfer. In addition, the difference in results obtained by the one-dimensional and two-dimensional methods is substantial.Die numerische Untersuchung bezieht sich auf den Wärmetransportprozeß von heißen, plattenförmigen Kanalwänden durch Flüssigfilmverdampfung in gegenströmende Luft. Die Einflüsse des Wärmeflusses, der Reynolds-Zahlen, des Flüssigkeitfilms und der Feuchtluft (jeweils am Eintritt) auf das Wärmeübertragungsverhalten werden eingehend untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß die bei der Filmverdampfung eingespeicherte latente Wärme eine Temperaturabnahme der Heizplatte am Eintritt der Luft bewirkt, die mit den Wärmefluß und steigender Reynolds-Zahl für Feuchtluft zunimmt. Die gesamte Temperaturerhöhung der beheizten Wand ist sehr gering im Vergleich mit dem Fall ohne Latentwärmeaustausch. Darüber hinaus resultieren erhebliche Unterschiede in den Ergebnissen, je nachdem, ob eindimensionale oder zweidimensionale Methoden angewandt werden.The financial support of this study by the engineering division of the National Science Council, Taiwan, R.O.C., through the contract NSC 82-0401-E-150-049 is greatly appreciated.     

Über das mechanische Kurz- und Langzeitverhalten Kristalliner Polyolefine — Relaxationsspektren von Niederdruckpolyäthylen und Polypropylen

Zusammenfassung Das molekulare Verhalten von Niederdruckpolyäthylen (PÄ) und Polypropylen (PP) bei mechanischer Beanspruchung wurde an streifenförmigen Meßproben mit Hilfe des Spannungsrelaxations-(Langzeit-) und des Schwingungs-(Kurzzeit-)Versuchs nach der Biegewellenmethode untersucht. Aus den gemessenen Zeitkurvenscharen des Relaxationsmoduls und den Frequenzkurven des dynamischen Elastizitätsmoduls und des zugehörigen Verlustfaktors mit der Temperatur als Parameter wurden die Relaxationsspektren für verschiedene Temperaturen im Bereich der Relaxationszeit 10^–4 ... 10⁴ sec ermittelt. Durch Reduktion der Frequenzkurven des Verlustmoduls ließen sich die Spektren bei Reduktionstemperaturen nahe 20 °C erweitern, beim PÄ auf den Bereich 10^–4 ... 10⁴ sec; auf die Zeitkurvenscharen ist das Reduktionsverfahren nicht anwendbar.Bei beiden teilkristallinen Polyolefinen treten im Relaxationsspektrum ein Kurzzeitmechanismus (K.-M.) in den amorphen Bereichen, von dem das zähelastische Verhalten bei Schlagbeanspruchungen abhängt, und ein Langzeitmechanismus (L.-M.) in den kristallinen Bereichen stark hervor. PÄ friert unterhalb –100°C ein, PP etwa bei –35°C; PÄ schmilzt bei 125 bis 130°C, PP etwa bei 165 °C. Dementsprechend sind die Schwerpunkte des Spektrums des PP gegenüber denen des PÄ nach längeren Zeiten verschoben. PP ist unterhalb 20°C noch im Übergangsgebiet vom glasartig spröden Zustand zum viskoelastischen in den amorphen Bereichen. Bei Raumtemperatur sind dort beide Stoffe viskoelastisch, und die kristallinen Anteile geben den Materialien ihre hohe Steifheit.Bei 24 °C liegt der Schwerpunkt des Spektrums im Falle der K.-M. des PÄ bei 10^–9 ... 10^–8 sec, des PP bei 10^–5 bis 10^–4 sec, im Falle der L.-M. des PÄ bei 0,1 bis 1 sec, des PP bei etwa 100 sec. Die Aktivierungs-energie der K.-M. beträgt etwa 10 kcal/Mol beim PÄ, etwa 30 kcal/Mol beim PP. Die Aktivierungsenergien der L.-M. sind nahe gleich denen der K.-M. Bei ruckartiger Dehnung nehmen beim hochkristallinen PÄ die L.-M. mehr Energie auf, beim weniger kristallinen PP die K.-M.; hieraus erklärt sich die schnellere Rückfederung des PP im praktischen Gebrauch.Die Verfasser danken Herrn Dr.F. Linhardt für seine Mitarbeit, besonders bei der Erprobung und an der Vervollkommnung der Relaxometer-Apparatur.     

Rheologische Probleme beim Spritzgießen hochpolymerer Schmelzen

Zusammenfassung Es werden die beim Spritzgießen von Thermoplasten auftretenden Theologischen Fragen behandelt und auf drei Teilprobleme zurückgeführt.Die Aufstellung von Fließkurven für die hohen Schergeschwindigkeiten, die beim Spritzgießen üblich sind, wird am Beispiel zweier linearer Niederdruck-Polyäthylene (eines mit einem mittleren Molekulargewicht von 100000, das andere mit 400000 Molekulargewicht) vorgenommen. Die Vorgänge während des Fließens einer heißen Schmelze in eine kalte Form werden in stark vereinfachter Übersicht erläutert und das Fließweg/Wanddicke-Verhältnis als charakteristische Größe für das Spritzgießen herausgestellt.

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Summary Flow process in dies for injection molding of thermoplastics has been studied and reduced to three rheological problems.Flow curves for high rates of shear applied in injection molding show the data for two types of linear high density polyethylene (medium moleculare weight of 100000 and 400000).The flow of a hot melt into a cold channel is explained in a simplified way and the ratio length of filled cavity to wall thickness illustrates the particular problem under study.

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Vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologen in Berlin-Dahlem vom 20.–21. Mai 1968.     

Freezing heat transfer in water-saturated porous media in a vertical rectangular vessel

Numerical and experimental study is performed for the freezing of water-saturated porous media in a vertical rectangular vessel. The governing equations are solved by using a variable transformation and employing a finite difference scheme. The SOR method is utilized to solve numerically the equations. Different size and types of spherical beads are used as the porous media. The temperature of cold wall is kept at –10°C, while that of the hot wall is varied from 2°C to 22°C. Comparisons of the analytical results with the experimental ones are made. The effects of the Stefan number, the Darcy number, the modified Prandtl number and the ratio of the temperature of cold wall to the temperature of hot wall are discussed for freezing of the water-saturated porous media.Diese numerische und experimentelle Untersuchung das Gefrieren in mit Wasser gesättigten porösen Medien in einem vertikalen rechteckigen Behälter. Die Erhaltungsgleichungen werden mit einem Variablen-Transformations-Verfahren und einem Differenzen-Verfahren gelöst. Zur numerischen Lösung der Differentialgleichung wird die SOR Methode verwendet. Als poröses Medium wurden verschiedene Typen und Größen von kugelförmigen Perlen benutzt. Die kalte Wand wurde auf –10°C gehalten, die Temperatur der warmen Wand lag zwischen 2 und 22°C. Die errechneten Ergebnisse wurden mit den experimentell Ermittelten verglichen. Die Einflüsse der Stefan-, Darcy- und Prandtl-Zahlen sowie des Verhältnisses der Temperatur der warmen zur kalten Wand auf das Gefrieren in gesättigten porösen Medien wurden diskutiert.     

Gleichungen für die dynamische Viskosität und die Wärmeleitfähigkeit von reinem fluidem Wasser

Zusammenfassung Methoden zum Aufstellen von Gleichungen für die dynamische Viskosität und die Wärmeleitfähigkeit reiner fluider Stoffe werden angegeben und ihre Brauchbarkeit wird bei H₂O nachgewiesen. Es ergibt sich nur jeweils eine Gleichung für die Berechnung der Transportgrößen, die allerdings die Variablen Temperatur und Dichte anstelle von Temperatur und Druck enthält, dafür aber das ganze Gas- und Flüssigkeitsgebiet erfaßt. Es werden neue Erkenntnisse über die prinzipielle Abhängigkeit der Transportgrößen von Temperatur und Dichte gewonnen.

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Equations for the dynamic viscosity and the thermal conductivity of pure fluid water substance

Methods for formulating equations for the dynamic viscosity and the thermal conductivity of pure fluid substances are given; their applicability is proved for H₂O. It is found that only one equation is needed to calculate the transport properties, which has the variables temperature and density instead of temperature and pressure, but covers the whole gaseous and liquid region. New knowledge of the principal dependence of the transport properties on temperature and density is attained.

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Über dieses Thema wurde am 6. 10. 1969 auf dem Thermodynamik-Kolloquium des VDI in Zürich berichtet.     

Rheological behaviour of mixtures of rubber and crumb from scrap pneumatic tyres

Summary In continuation of earlier studies the flow behaviour of mixtures of rubber (SBR, EPDM) and crumb from scrap tyre treads was estimated at 120°C with the aid of a high-pressure capillary rheometer. The influence of the capillary dimension on the flow curves was studied. With narrow and short capillaries the flow behaviour proved to be independent of the filler concentration. At low shear rates a discrimination of the flow characteristics according to the filler loading was observed only with capillaries above a certain width and length. At high shear rates with such a capillary an inversion of the rating of the flow curves was found.

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Zusammenfassung In Fortsetzung früherer Arbeiten wurde das Fließverhalten von Mischungen aus Kautschuk (SBR, EPDM) und Gummimehl von Altreifenlaufflächen mit Hilfe eines Hochdruckkapillarviskosimeters bei 120°C ermittelt, wobei der Einfluß der Kapillardimensionen auf die Fließkurve untersucht wurde. Bei der Verwendung von engen und kurzen Kapillaren erwies sich das Fließverhalten als unabhängig von der Füllstoffkonzentration. Im Bereich niedriger Schergefälle wurde eine Abstufung der Fließkurven nach dem Füllstoffgehalt nur mit Kapillaren von ausreichender Länge und ausreichendem Durchmesser gefunden; mit einer solchen Kapillare wurden im Bereich hoher Schergefälle Anzeichen für eine Inversion der Fließkurven beobachtet.

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With 10 figures     

Beitrag zur Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit poröser Stoffe teil I

Zusammenfassung Zwei Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von sehr schlechten Leitern, insbesondere von porösen Schaumstoffen, beruhend auf dem stationären Plattenverfahren werden beschrieben (Zweiplattengerät, Einplattengerät). Die Korrektionen beider Meßeinrichtungen werden ausführlich angegeben und experimentell gesichert. Die Kontrolle beider Geräte unter weitgehender Variation der Versuchsbedingungen bestätigt die gute Übereinstimmung der Ergebnisse. Der Einfluß der Strahlung wird an der Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Dicke der Platten für Proben aus Polystyrolschaum, aus Polyvinylchloridschaum und aus Schaumglas deutlich gemacht. Der Einfluß des Emissionsgrades der metallischen Begrenzungsflächen ist für Schichtdickens > 20 mm vernachlässigbar. In einer abschließenden Tabelle werden für eine Reihe von Schaumstoffen verschiedener Herkunft und Rohdichte gemessene Werte der Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C und 45 °C mitgeteilt. — Die hier beschriebenen Versuchsergebnisse werden in einem kürzeren nachfolgenden 2. Teil durch Messung der Ultrarotabsorption in Polystyrol ergänzt; sie werden anschließend mit den Ergebnissen anderer Beobachter verglichen und diskutiert.

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A contribution to the knowledge of heat conductivity of porous materials part I

Two stationary methods for determining the thermal conductivity of porous insulating materials are described; both are based on the guarded hot plate apparatus (one with a single test specimen, the other with two equal specimens). The corrections of both apparatus are fully explained; they were experimentally confirmed. Further controlling measurements under wide variation of the measuring conditions show a good agreement between all results. The influence of thermal radiation is represented by the variation of heat conductivity with the thickness s of the specimens. Emissivity at the bounding metallic plates (heating and cooling plates) is without importance, ifs>20 mm. — A table of special values for the heat conductivity of different materials is published. A second part of this investigation will report about absorption measurements in the infrared range. These dates, together with discussion of earlier work done in this field may help to find the physical background of heat transport in such materials.

     

Zustandsgleichungen von Festkörpern bei extrem hohen dynamischen Belastungen

Zusammenfassung Durch Stoßwellenexperimente werden in Festkörpern Drücke von einigen Megabar erzeugt. Die Anwendung der Erhaltungssätze von Masse, Impuls und Energie auf die Zustände vor und hinter der Stoß-front ergibt die Hugoniotkurve. Es wird am Beispiel Aluminium gezeigt, daß der gesamte Bereich der Hugoniotkurve für den festen Zustand durch drei Zustandsgieichungen abschnittsweise dargestellt werden kann. Für schwache Stöße ist ein Isentropenansatz anwendbar. Ein Summenansatz von Kormer und Urlin für den Potentialanteil beschreibt den Bereich extrem starker Stöße. Für mittlere Bereiche des Kompressionsverhältnisses wird ein halbempirischer Exponentialansatz entwickelt, der mit dem Potentialansatz nach Mayer vergleichbar ist. Eine Genauigkeit von ca. 0,01% bei der thermischen Zustandsgieichung führt zu einem Fehler von ca. 10–15% bei der kalorischen Zustandsgleichung.

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Equations of state for solid bodies under very high dynamic load

By shock wave experiments in solids pressures of some Megabar can be achieved. The laws for conservation of mass, momentum, and energy applied to this problem yield to the Hugoniot curve. For Aluminum it is shown that the whole solid range of the Hugoniot curve can be verified stepwise by three equations of state. For weak shock waves an isentropic equation is applicable. An interpolation equation of Kormer and Urlin for the potential term describes the phenomenon for very strong shock waves. For a middle range of the compression rate a semiempirical exponential statement for the potential term is developed which is similar to the potential theory of Mayer. If an error of about 0.01% in the thermic equation of state is assumed the caloric equation is accurate by about 10–15%.

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Verwendete Zeichen a Schallgeschwindigkeit, Koeffizient - b Koeffizient - c Spezifische Wärmekapazität - d Koeffizient - f Spezifische freie Energie, Abkürzung für Funktionen - h Spez. Enthalpie, Planck'sches Wirkungsquantum - i Zählvariable - k Boltzmann-Konstante - n Exponent - p Druck - r Exponent - s Spezifische Entropie - t Kennziffer für Gittertheorie - u Spez. innere Energie - v Spez. Volumen - w Geschwindigkeit - x Dimensionslose Temperatur - y Kompressionsverhältnis - z Integrationsvariable - A, B Koeffizient - D₃ Debyefunktion - F freie Energie, Abkürzung für Funktion - K Koeffizient - N Teilchenzahl - R Spez. Gaskonstante - T Temperatur - U Innere Energie - V Volumen - Z Hilfsgröße - \ Koeffizient der spez. Wärmekapazität des Elektronengases - Grüneisenkoeffizient - Debye-Temperatur - Frequenz Indices 0 Anfangszustand - 0c Größen bei p=0 und T=0 - c0 Größen bei v/v₀=1 und T=0 - B Bindung - c Potentialanteil - D Debye - e freies Elektronengas - H Hugoniotkurve - s isentrop - S Schmelzpunkt - T Temperatur- bzw. Schwingungsanteil Auszug aus der vom Fachbereich Maschinenwesen der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs genehmigten Dissertation über Zustandsgleichungen von Festkörpern bei extrem hohen dynamischen Belastungen des Diplom-Ingenieurs Stephan Wohlhöfler. Berichterstatter Prof. Dr.-Ing. U. Grigull und Prof. Dipl.-Ing. F.R. Thomanek. — Die Dissertation wurde am 5. Juli 1976 bei der Technischen Universität eingereicht und durch den Fachbereich Maschinenwesen am 22. Oktober 1976 angenommen. Tag der Promotion 19. November 1976.     

The thermal conductivity of dialkylphthalates

The thermal conductivity of liquids poorly absorbing heat radiation depends considerably on the thickness of the sample in the direction of heat flux. This arises from the radiative component of thermal conductivity which shows a size effect just for such sample sizes which are mostly chosen for experimental reasons. Therefore, only values of strongly absorbing liquids should be selected for reference purposes because the radiative term is much smaller in such liquids. This is important in particular at elevated temperatures because the radiative component increases very considerably with temperature. In the range from about 0 °C to 300 °C dialkylphthalates seem to be suitable reference materials. As a first contribution to the problem of obtaining appropriate standard reference data the thermal conductivity of six compounds of this type was measured between + 10 °C and 85 °C. The measurements show that the size effect is not larger for these compounds than for alcohols.

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Zusammenfassung Die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten, welche die Wärmestrahlung wenig absorbieren, wie Kohlenwasserstoffe oder chlorierte Kohlenwasserstoffe, hängt schon bei Raumtemperatur erheblich von der Schichtdicke der Probe ab. Dies liegt an dem Strahlungsanteil der Wärmeleitfähigkeit, der bei den aus experimentellen Gründen meist gewählten Probenabmessungen einen Größeneffekt aufweist. Als Bezugswerte sollten daher nur solche von stark absorbierenden Flüssigkeiten ausgewählt werden, weil bei ihnen der Strahlungsanteil viel kleiner ist. Da dieser mit der Temperatur stark ansteigt, ist dies besonders wichtig für den Bereich höherer Temperaturen. Zwischen etwa 0 °C und 300 °C scheinen Dialkylphthalate geeignete Bezugsflüssigkeiten zu sein. Als Beitrag zur Gewinnung brauchbarer Normalbezugswerte wurde die Wärmeleitfähigkeit von sechs Verbindungen dieses Typs zwischen +10 °C und 85 °C gemessen.

     

Effect of inlet subcooling on two-phase flow oscillations in a vertical boiling channel

In this work, results of experimental research to investigate the effects of heat transfer augmentation and inlet subcooling on two-phase flow instabilities are presented. For this purpose, a simple set-up was designed and built. The effect of inlet subcooling was investigated using different heat transfer surfaces and inlet temperatures at constant heat input of 415 W. Freon-11 has been used as the test fluid, and the experiments were carried out for six heater tubes having different heat transfer surfaces. Inlet temperatures were in the range of –9.8°C to 38°C. The results indicate that, in the range of present experiments, the system becomes more stable, that it's instability boundary moves into lower mass flow rates, with increase in the inlet subcooling. However, the amplitudes and the periods of the oscillations increase with increase in the inlet subcooling. For some of the tested surfaces there was a particular inlet subcooling, above and below which the system's stability decreased.

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Der Einfluß der Eintrittsunterkühlung auf die Oszillationen einer Zwei-Phasen-Strömung in einem senkrechten Siede-Kanal

Zusammenfassung In dieser Arbeit werden die Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung des Einflusses von Verbesserungen der Wärmeübertragung und der Eintrittsunterkühlung auf Instabilitäten der Zweiphasenströmung dargestellt. Zu diesem Zweck wurde ein einfacher Aufbau konstruiert und aufgebaut. Der Einfluß der Eintrittsunterkühlung wurde unter Benutzung verschiedener Wärmeübertragungsoberflächen und Eintrittstemperaturen bei einer konstanten Wärmezufuhr von 415 W untersucht. Als Testfluid wurde Freon-11 benutzt. Die Experimente wurden für sechs Heizrohre mit verschiedenen Wärmeübertragungsoberflächen durchgeführt. Die Eintrittstemperaturen lagen in diesem Bereich von –9.8°C bis 38°C. Die Ergebnisse zeigen, daß in dem Bereich der vorliegenden Untersuchungen das System mit einem Ansteigen der Eintrittsunterkühlung stabiler wird und daß dessen Instabilitätsgrenze sich zu niedrigeren Massenstromdichten bewegt. Die Amplituden und Perioden der Schwingungen steigen mit Zunahme der Eintrittsunterkühlung an. Für einige der getesteten Oberflächen existierte eine bestimmte Eintrittsunterkühlung, über bzw. unter welcher die Stabilität des Systems abnahm.

     

Investigation into heat conduction as a criterion of gas-kinetic theories

In a moderately rarefied gas between hot and cold plates the molecular frequency distributions for the characteristic velocity vector were measured. The resulting moments of the distribution functions in the two velocity half spaces were compared with those which can be calculated from theoretical approaches. Only the four-moment method permits a meaningful comparison of theory and experiment, but overemphasizes the two-flow character of the problem.

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Untersuchung der Wärmeleitung als Kriterium gaskinetischer Theorien

Zusammenfassung In einem mäßig verdünnten Gas zwischen heißer und kalter Platte werden die molekularen Häufigkeitsverteilungen für den charakteristischen Geschwindigkeitsvektor gemessen. Die daraus ermittelten Momente der Verteilungsfunktion in den beiden Geschwindigkeitshalbräumen werden denen gegenübergestellt, die für dieses Problem aus theoretischen Ansätzen berechnet werden können. Nur die 4-Momenten-Methode erlaubt einen sinnvollen Vergleich von Theorie und Experiment, überbetont aber den Zwei-Strom-Charakter des Problems.

     

A note on the rubber-like properties of gelatin

Summary The shape of the load-elongation curve and the temperature coefficient of the elastic modulus have been examined for the unidirectional extension of cross-linked gelatin films swollen in an alcohol-water mixture. The load-elongation curve for extensions up to 300% was of the form predicted by the kinetic theory of elasticity. The temperature coefficient of the stress at constant extension was positive and over the temperature range 50° to 70°C was proportional to absolute temperature. Between 50°C and 0°C the temperature coefficient of the stress was much greater. Over this temperature range the elastic modulus, as measured by extending a film at different temperatures, increased greatly as the temperature was lowered. It is suggested that the large temperature coefficient of the stress at temperatures below 50 °C is due to the formation of gelling cross-links causing straightening of the gelatin chains.

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Zusammenfassung Die Form der Spannungs-Dehnungskurve und der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls wurde für lineare Streckung von vernetzten Gelatine-Filmen bestimmt, die in Alkohol-Wasser-Mischungen gequollen waren. Bis zu einer Dehnung von 300% hatte die Kurve die aus der kinetischen Elastizitätstheorie zu erwartende Form. Der Temperaturkoeffizient der Spannung für konstante Dehnung war positiv und im Temperaturbereich 50–70° C proportional der absoluten Temperatur; zwischen 0 und 50° C war er viel größer. In diesem Temperaturbereich vergrößert sich der Elastizitätsmodul, gemessen durch Dehnung des Films bei verschiedenen Temperaturen, beträchtlich mit sinkender Temperatur. Es wird angenommen, daß der große Temperaturkoeffizient der Spannung bei Temperaturen unterhalb 50° C auf die Bildung gelierender Querbindungen zurückzuführen ist, die die Gelatineketten ausrichten.

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Communication No. 1955 H from the Kodak Research Laboratories.     

Zum Fließverhalten kurzglasfasergefüllter Thermoplastschmelzen im stationären und instationären Bereich

Zusammenfassung Durch Zugabe von Glasfasern wird das rheologische Verhalten von Kunststoffschmelzen verändert. Kurzglasfasergefüllte Styrol-Acrylnitril-Copolymere mit verschiedenen Füllgraden wurden mit dem Rotations-und dem Kapillarrheometer untersucht. Sowohl im stationären Bereich als auch im instationären Bereich (Anlauf- und Abklingverhalten) sind Unterschiede zum ungefüllten Material festzustellen: Mit Zunahme des Faseranteils steigt der Schubmodul, und das viskoelastische Überschwingen wird geringer als bei ungefüllten Systemen. Erhöhung von Temperatur, Schergeschwindigkeit und Faseranteil führen zu einer Verkürzung der Relaxationszeiten, Steigerung des hydrostatischen Druckes erwartungsgemäß zu deren Verlängerung.

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Summary The rheological behaviour of polymer melts is changed by addition of glass fibres. Experiments were conducted with styrene-acrylonitrile copolymers filled with various amounts of short fibres on a rotational and a capillary rheometer, both under steadystate and transient conditions. It is observed that by adding fibres the shear modulus increases but the stress overshoot decreases. With increase of temperature, shear rate and fibre content relaxation times become shorter whereas with higher hydrostatic pressures they grow longer, as is to be expected.

Mit 9 Abbildungen und 2 Tabellen     

Die Abhängigkeit des Retardationsmoduls thermoplastischer Kunststoffe von der mechanischen Beanspruchung,der Belastungszeit und der Temperatur

Zusammenfassung Die angeführten Beispiele sollen zeigen, in welcher Weise auch für Belastungen über denHookeschen Bereich hinaus und für längere Belastungszeiten ein zeit-,spannungs- und temperaturabhängiger KriechmodulM _K(t) definiert und aus den Ergebnissen von Kriechversuchen ermittelt werden kann. Diese der Elastizitätstheorie nicht entsprechende Größe stellt für Konstruktionsrechnungen insbesondere bei Stabilitätsproblemen eine gute Hilfe dar, mit der bei Berücksichtigung der Einflußgrößen Zeit, Spannung und Temperatur eine Rechnung in herkömmlicher Weise mit hinreichender Genauigkeit möglich ist. Für die meisten Verwendungsfälle liegt die praktische Beanspruchung in einem Spannungsbereich, in dem der Kriechmodul ohne größere Vernachlässigungen als konstant bezüglich der Spannung angenommen werden kann, so daß lediglich Temperatur- und Zeitabhängigkeit zu berücksichtigen sind.Vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologen in Berlin-Dahlem vom 7.–10. Juni 1966.     

The investigation of the dynamic visco-elastic functions of printing inks

Summary Measurements of the dynamic rigidities and viscosties of some inks have been made in the frequency range 0.01 to 25 c. p. s. in the linear region. The dependency of the visco-elastic properties on concentration of pigment and added solvent is discussed. The dynamic mechanical properties of non-thixotropic inks are found to be distinct from those of thixotropic inks.

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Zusammenfassung Es wurden Messungen der dynamischen Steifigkeiten und Viskositäten verschiedener Tinten im Frequenzbereich zwischen 0,01 und 25 Hz im linearen Bereich durchgeführt. Es wird die Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von der Pigmentkonzentration und dem Lösungsmittelgehalt diskutiert. Es zeigt sich, daß die dynamisch-mechanischen Eigenschaften nichtthixotroper Tinten sich deutlich von denen thixotroper Tinten unterscheiden.

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Untersuchungen zum Wandgleitverhalten von plastifiziertem Hart-PVC

Zusammenfassung Zur Untersuchung des Wandgleitverhaltens von plastifiziertem Hart-PVC in einem Rheometer mit Zwei-Kolben-Anordnung wurde zu einer schon früher benutzten visuellen Meßmethode eine Auswertemethode auf der Basis der Modellvorstellung der linearen Überlagerung von Gleiten und Scherfließen entwickelt. Solcherart ausgewertete quantitative Versuchsergebnisse zeigen eine Zunahme des Gleitens mit steigender Schubspannung und sinkender Temperatur. Ein ausgeprägter Einfluß der Oberflächenfeingestalt der Rohrwand und des hydrostatischen Drucks konnte nicht festgestellt werden. Es zeigte sich weiter, daß im Übergangsbereich von Gleiten zu Haften offenbar eine von der angenommenen einfachen Modellvorstellung abweichende Strömungsform vorliegt, die auf kompliziertere Vorgänge in der Randschicht hindeutet.

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Summary Wall slip of rigid PVC has been studied in a capillary rheometer with two pistons by a previously used visual measuring method. For quantitative evaluation of the results a method was developed based on the usual assumption of a simple superposition of slip and shear flow. It was found that wall slip increases with increasing wall shear stress and decreasing temperature. There was no pronounced influence of surface roughness of metal walls and of hydrostatic pressure. In the region where slip gradually develops into wall stick a flow profile was observed which did not coincide with the mentioned simple assumption but indicates a more complicated phenomenon particularly in the boundary layer.

Mit 10 Abbildungen und 1 Tabelle     

Bestimmung des gerichteten spektralen Emissionsgrades von Feststoffen im Wellenlängenbereich von 2,5 µm bis 45 µm bei Temperaturen zwischen 80°C und 350°C

Zusammenfassung Der beschriebene Meßaufbau gestattet, den gerichteten spektralen Emissionsgrad im Wellenlängenbereich von 2,5 µm bis 45 µm bei Temperaturen zwischen 80°C und 400°C zu bestimmen. Die Proben müssen für Strahlung der untersuchten Wellenlänge undurchlässig sein und einen Durchmesser zwischen 50 mm und 90 mm bei einer Dicke bis zu 10 mm haben. Die Standardabweichung bei der Bestimmung des spektralen Emissionsgrades beträgt 1,0%. Zur Bestimmung des spektralen Emissionsgrades werden die spektralen Strahldichten des Schwarzen Körpers und der Probenoberfläche bei bekannter Temperatur mit einem Fourierspektrometer verglichen. Die problematische Bestimmung der Probenoberflächentemperatur geschieht mittels der Fourierschen Wärmeleitungsgleichung mit der bekannten, gesondert zu bestimmenden Wärmeleitfähigkeit der Probe und dem berechneten Energieverlust der Oberfläche an die Umgebung durch Leitung, Konvektion und Strahlung. Zur Überprüfung der Meßergebnisse wurde der senkrechte spektrale Emissionsgrad an drei beschichteten Glasproben gemessen, an denen bei einem internationalen Vergleich der Gesamtemissionsgrad gemessen wurde. Die aus den hier bestimmten spektralen Werten berechneten senkrechten Gesamtemissionsgrade zeigten eine sehr hohe Übereinstimmung mit den Werten aus dem internationalen Vergleich und anderen Meßwerten.

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Determination of the directional spectral emissivity of solids in the spectral range from 2.5 µm to 45 µm at temperatures between 80°C and 350°C

The measuring set-up described allows the directional spectral emissivity to be determined in the wavelength range from 2.5 ¶m to 45 ¶m at temperatures between 80°C and 400°C. The samples must be opaque to radiation of the wavelength investigated. They must have a diameter of between 50 mm and 90 mm and be up to 10 mm thick. The uncertainty of the determination of the spectral emissivity amounts to 1.0%. To determine the spectral emissivity, the spectral radiances of black-body and sample surface are compared at known temperature using a Fourier spectrometer. The problematic determination of the sample surface temperature is carried out on the basis of Fourier's equation of thermal conduction, making use of the known thermal conductivity of the sample (which must be separately determined) and the calculated energy loss from the surface to the environment by conduction, convection and radiation. To check the measurement results, the vertical spectral emissivity was measured on three coated glass samples whose total emissivity had been measured in an international comparison. The total vertical emissivities calculated from the spectral values determined here show very good agreement with the values obtained in the international comparison and with other measurement values.

     

Beschreibung des Zusammenhanges von Schubspannung und Schergeschwindigkeit,gemessen an Polyäthylenen hoher Dichte

Zusammenfassung Mit Hilfe eines Rotationsrheometers wurden an Polyäthylenen hoher Dichte mit verschiedenen Molekulargewichten, aber konstanter Molekulargewichtsverteilung Viskositätsmessungen in Abhängigkeit vom Druck und von der Temperatur durchgeführt. Für die Beschreibung der experimentellen Ergebnisse wird das Fließen durch molekulare Platzwechsel gedeutet. In Erweiterung der vonPrandtl undEyring entwickelten Vorstellungen wird anstelle einer symmetrischen Potentialbarriere deren Veränderung unter Berücksichtigung der äußeren Schubspannung, dem Abstand und der Wechselwirkungsenergie zwischen platzwechselnden Teilchen und benachbarten Leerstellen behandelt. Es wird angenommen, daß die Wechselwirkungsenergie durch ein anziehendesr ^–6-Van der Waals-Potential wiedergegeben werden kann. Es ist möglich, quantitativ den Zusammenhang von Schubspannung und Schergeschwindigkeit zu beschreiben.Das vorgeschlagene Modell liefert für die untersuchten Polyäthylene eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Ergebnissen. Aus dem Vergleich gemessener und berechneter Fließkurven kann unter anderen Größen die Molekulargewichtsabhängigkeit von Entropie und Energie der Aktivierung sowie die Kompressibilität des Sprungvolumens ermittelt werden. Die abgeleiteten Ergebnisse gestatten es, die Nullviskosität in Abhängigkeit von Druck, Molekulargewicht und Temperatur quantitativ zu beschreiben.

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Summary By means of a rotational rheometer viscosity measurements were carried out on high density polyethylenes of different molecular weight but constant molecular weight distribution. For the interpretation of experimental results the viscous flow is described as a rate process. In the present treatment the theory ofPrandtl andEyring is extended in the following manner. The potential-energy barrier is calculated by taking into account the influence of the applied force, the distance and the interaction energy between neighbouring molecules. It is suggested that the interaction energy can be represented by anr ^–6 attracting Van der Waals potential. It is possible to describe quantitatively the dependence of shear rate upon the applied force. The proposed model leads to a good agreement between experimental and calculated results for all polyethylenes studied. Among other results the molecular weight dependence of entropy and energy of activation and the compressibility of the jump volume is obtained. Further it is shown that the zero shearrate viscosity can be expressed quantitatively as a function of pressure, temperature and molecular weight.

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Auszugsweise vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Dortmund vom 9.–11. März 1977 unter dem Titel: Theoretische Betrachtungen zur Druck- und Temperaturabhängigkeit der unteren newtonschen Viskosität von Polyäthylenschmelzen.

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Mit 14 Abbildungen und 1 Tabelle