Wärmeübergang bei einphasiger freier Konvektion in der Nähe des kritischen Zustandes

Zusammenfassung Mit den Halogenkältemitteln R12 (CF₂Cl₂), R115 (C₂F₅Cl) und RC318 (C₄F_S) wurden an einem elektrisch beheizten, horizontalen Rohr (d=8 mm) Versuche zur einphasigen freien Konvektion in der Nähe des kritischen Zustandes durchgeführt. Die Messungen erstrecken sich von etwa der halben bis zur doppelten kritischen Dichte und zum 1,8-fachen kritischen Druck; dabei wurden die Fluidzustände außerhalb der beheizten Zone längs der kritischen und einer überkritischen Isotherme variiert.Je nach dem Ausgangszustand des Fluids ist die Abhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten von der Heizflächenbelastung q ähnlich wie beim Filmsieden oder wie bei freier Konvektion weit unterkritischer Fluide, oder es treten Maxima im (q)-Zusammenhang auf. Die unterschiedlichen Ergebnisse können durch Analyse des Dichte- bzw. Enthalpieverlaufs in der wandnahen, beheizten Fluidzone erklärt werden.

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Free convective heat transfer near the critical state

Experiments were performed on free convective heat transfer from a horizontal, electrically heated tube (d=8 mm) to the halocarbon refrigerants R12 (CF₂Cl₂), R115 (C₂F₅Cl) and RC318 (C₄F₈) near the critical state. Density varied from approx. half to twice the critical value and pressure up to 1.8 times the critical value; the bulk fluid state was varied along the critical and one supercritical isotherm.As is partially known, at different bulk fluid states either peaks are found in the heat transfer coefficients as a function of heat flux or a behaviour similar to film boiling or to free convection at far subcritical states is observed. The different results can be explained by analyzing the density- and enthalpy-variation within the fluid near the heated wall.

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Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Glaser, Stuttgart, zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Die für die vorliegende Arbeit verwendete versuschanlage wurde mit Mitteln aus dem Schwepunktprogramm Siedevorgänge der Deutschen Forschungsgemeinschaft aufgebaut. Die als Versuchsstoffe benutzten Kältemittel wurden dankenswerterweise von don Farbwerken Hoechst zur Verfügung gestellt.