Kohlenwasserstoffgemische werden wegen ihrer umweltfreundlichen Eigenschaften künftig in immer mehr Prozessen und Apparaten zu finden sein. Allerdings fehlt es an grundlegendem Wissen zur effizienten Auslegung von Rohrbündelkondensatoren, die beispielsweise in Kältemaschinen und Wärmepumpen integriert sind. Dieses Wissen soll im vorliegenden Projekt erweitert werden.
Bei der Kondensation von Gemischen wird die Komponente mit höherem Siedepunkt bevorzugt verflüssigt. Deshalb entsteht eine mit der anderen Komponente angereicherte Dampfschicht, die den Wärmeübergang behindert. Dieser Effekt kann in vorhandenen Auslegungsansätzen für Wärmeüberträger, in welchen die Kondensation an der Rohraußenseite stattfindet, bislang nicht ausreichend genau quantifiziert werden. Ziel des gemeinsamen Projekts der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Wieland-Werke AG ist es, ein fundiertes Verständnis dafür zu erlangen, welche Mechanismen und Parameter die Gemischkondensation und den entsprechenden Wärmeübergang maßgeblich beeinflussen. Hierzu wird die Kondensation von ausgewählten binären Kohlenwasserstoffgemischen an berippten Einzelrohren und Rohrbündeln experimentell untersucht. Binäre Kohlenwasserstoffgemische sind aufgrund ihrer Klimafreundlichkeit für viele Prozesse schon heute relevant und werden dies auch in Zukunft sein.
Das Projekt betrachtet Einflussgrößen wie die Rippen-geometrie, die Gemischzusammensetzung und die Kühlleistung. Hierfür werden von den Projektpartnern Versuchsanlagen aufgebaut und eingesetzt, mit denen die Gemischkondensation sowohl an Einzelrohren als auch in Rohrbündeln erforscht werden kann. Basierend auf den experimentellen Daten werden bestehende Modellierungsansätze für den Wärmeübergang bei der Gemischkondensation geprüft und erweitert sowie neue Ansätze entwickelt. Hiermit soll zukünftig eine genaue Beschreibung des Wärmeübergangs zwischen dem kondensierenden Dampfgemisch und dem Kühlwasser ermöglicht werden, das die Rippenrohre durchströmt. Ziel ist es, die Auslegung entsprechender Apparate zu verbessern und so die Effizienz zu steigern und den Einsatz von Primärenergie und Material zu reduzieren.
