Zweiphasen-Wärmeübergang

Anders als im vorigen Kapitel wird jetzt kein einphasiges Fluid unterstellt, sondern untersucht, wie der Wechsel des Fluides zwischen der Gas- und der Flüssigkeitsphase zur Physik des Wärmeüberganges beiträgt. Wegen der großen technischen Bedeutung sollen die dabei auftretenden Phänomene ausführlich erläutert werden.

Bei einem Zweiphasen-Wärmeübergang können große Wandwärmestromdichten auftreten, weil große Energiemengen in unmittelbarer Nähe der Wand absorbiert oder freigesetzt werden. Aus diesem Grund müssen diese Energiemengen weder durch Leitung noch konvektiv von der Wand weggeführt bzw. der Wand zugeführt werden. Es ist üblich, auch diese Form des Wärmeüberganges durch einen Wärmeübergangskoeffizienten α

∗

bzw. eine Nußelt-Zahl Nu zu bewerten. Dies ist allerdings nicht ganz unproblematisch, da eine „treibende Temperaturdifferenz“ nicht mehr unmittelbar charakterisiert, wie stark der Mechanismus ist, der die an der Wand übertragene Energie aufnimmt bzw. abgibt. Dieser Mechanismus ist bei Phasenwechselvorgängen prinzipiell nicht mehr mit Temperaturänderungen verbunden und wird deshalb auch als Mechanismus einer latenten, d. h. verborgenen Energiespeicherung bezeichnet.

Die Beibehaltung von α

∗

bzw. Nu auch zur Bewertung dieser Vorgänge führt zu Zahlenwerten, die um mehrere Größenordnungen über denen liegen, die bei rein sensibler Wärmespeicherung auftreten. „Sensibel“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Energie als innere Energie gespeichert wird und je nach Größe derWärmekapazität des Fluides zu mehr oder weniger starken Temperaturänderungen sowohl bei reiner Wärmeleitung als auch bei konvektivem Wärmeübergang führt.