Modellierung und numerische Berechnung der thermofluiddynamischen Eigenschaften gewebebasierter Wärmeübertrager
Sebastian Martens
Die Miniaturisierung von Wärmeübertragern stellt eine große technische Herausforderung dar. Es müssen Strukturen entwickelt werden, die mechanischen Belastungen standhalten und trotzdem eine hohe spezifische Oberfläche bei geringer Wandstärke aufweisen, um einen optimalen Wärmeübergang sicherzustellen.
Drahtgewebebasierte Miniaturwärmeübertrager, sogenannte Thermogewebe, sind in diesem Zusammenhang ein vielversprechender Ansatz. Durch die regelmäßige Struktur, den flexiblen Aufbau und die Modularität eignen sich solche Gewebe für eine Reihe von Spezialanwendungen: von der Kühlung von Brennstoffzellen im Automobil über die Methanisierung in der chemischen Industrie bis hin zum Einsatz in Wärmespeichern mit Paraffinen und ähnlichen Medien.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Modellierung und Berechnung der thermofluiddynamischen Eigenschaften von Thermogeweben.
Es werden, ausgehend von vorhandenen universellen Gesetzmäßigkeiten zum Druckverlust an Glatten Tressen, Modellgesetze für Thermogewebe offener Webart ebenso wie solche Gesetze, die den Wärmeübergang beschreiben, entwickelt.
Die Modellgesetze eint, dass sie Modellkonstanten enthalten, die durch Messungen oder numerische Simulationen parametriert werden müssen.
Zu diesem Zweck erfolgt in dieser Arbeit die Entwicklung eines Simulationsmodells, das die Strömungsvorgänge am Gewebe physikalisch genau und im vorgegebenen Parameterbereich zuverlässig darstellt.
