Neuartige Weitwurfdüse zeigt optimales Strömungsprofil

Forscher haben eine neuartige Düse entwickelt, die auch in großer Entfernung noch ein homogenes Strömungsprofil aufweist. Ein Gewinn etwa für die Gebäudeklimatechnik oder die Lackiertrocknung.

Weitwurfdüsen werden in der Industrie vielfältig eingesetzt, unter anderem im Bereich der Gebäudeklimatisierung. In größeren Werkhallen, berichten die Autoren des Dubbel, werden beispielsweise Heizgeräte genutzt, bei denen die Luft auf bis zu 150 Grad Celsius an der Düse erwärmt wird (Seite M 73). Bei der Trocknung von weit entfernten Bauteilen etwa in der Karosserielackierung oder in der Glasherstellung sind Weitwurfdüsen das Mittel der Wahl. Die technische Herausforderung besteht hierbei darin, ein entferntes Gut möglichst effektiv, zielgerichtet und vor allem gleichmäßig zu trocknen. Dafür ist ein möglichst homogenes Strömungsprofil im Fernfeld, also eine große Eindringtiefe, erforderlich.

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Konvergente Düsen erzielen größere Eindringtiefen durch eine hohe Beschleunigung des Fluids. Mit einer divergenten Düse könnten zwar größere Flächen besprüht oder getrocknet werden, die Eindringtiefe bleibt jedoch geringer. Denn durch die divergente Austrittsöffnung kommt es häufig schon im Diffusor zu einer Strömungsablösung und infolge dessen zu einer inhomogenen Strömungs- und Temperaturverteilung.

Einbau eines Zentralkörpers in die Düse

Am Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt der Universität Stuttgart wurde jetzt eine neuartige divergente Düse entwickelt, die auch in großer Entfernung noch ein homogenes Strömungsprofil aufweist und für größere Auftreffflächen geeignet ist. Die beiden Wissenschaftler Bernhard Weigand und Sebastian Spring zeigten mit numerischen Berechnungen, dass sich das Strömungsprofil durch den Einbau eines Zentralkörpers in die Düse optimieren lässt. Eine Erhöhung der Pumpleistung ist nach Angaben der Forscher nicht erforderlich. Dieser Zentralkörper könne so geformt werden, dass beispielsweise die Geschwindigkeits- und/oder die Temperaturverteilung im Fernfeld gleichförmig wird. Die neuartige Apparatur mit homogenem Strömungsprofil eigne sich vor allem für die Bereiche Automotiv, Verfahrenstechnik, Heizung, Lüftung, Klimatechnik, Trocknen, Sintern und Kühlen. Das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) betreut die Patentierung der Erfindung und sucht nun im Auftrag der Universität Stuttgart einen Kooperationspartner oder Lizenznehmer für die Innovation.