Lokales Partikelfouling auf wärmeübertragenden Dellenoberflächen (PDF)

Partikelfouling ist neben dem kristallinen Fouling die häufigste Ursache von Belagbildungsproblemen. In dieser Arbeit werden die Grundlagen zur experimentellen Ermittlung von Partikelfouling auf strukturierten Oberflächen aufgezeigt und physikalische Mechanismen bzgl. Ablagerung, Abtrag, Turbulenz und Wärmeübergang identifiziert. Es wird gezeigt, dass einerseits die Partikel durch die Wirbelstrukturen direkt aus der Delle transportiert werden, wodurch das Fouling in der Delle reduziert oder verhindert wird. Andererseits resultieren aus den schwankenden Wirbelstrukturen höhere Wandschubspannungen in und hinter der Delle, welche durch erhöhte Abtragsraten für eine Verminderung des Foulings in diesen Bereichen sorgen. Der Selbstreinigungseffekt für die hier untersuchten Bedingungen konnte experimentell bestätigt werden und der Einsatz von Dellenstrukturen kann somit neben der Steigerung der Wärmeübertragung auch unter Foulingbedingungen vorteilhaft sein.
Mit dem Verständnis der Mechanismen des Partikelfoulings auf Dellenoberflächen wurde ein ganzheitliches Effizienzkriterium modelliert, das zur Bewertung von Dellenoberflächen herangezogen werden kann. Dieses Kriterium berücksichtigt sowohl die thermohydraulische Effizienz als auch die Belagbildung durch Partikel.