Experimentelle Untersuchung und Auslegung von ministrukturierten Verdampfern unterschiedlicher Bauweise

Für die Bereitstellung dampfförmiger Ausgangsstoffe ohne Einsatz eines Trägergases ist in vielen technischen Anwendungsbereichen eine schwankungsarme und kontinuierliche Totalverdampfung kleiner bis mittlerer Flüssigkeitsströme eine wichtige Anforderung. Als Beispiele dafür sind die Verdampfung von Wasser und flüssigen Kohlenwasserstoffen in Brennstoffzellensystemen oder die gezielte Dosierung von Dampf im Labor- und Technikumsbereich zu nennen. Die vorliegende Arbeit behandelt die systematische Vorgehensweise bei der prozesstechnischen und konstruktiven Auslegung ministrukturierter Verdampfer in unterschiedlicher Bauweise. Anhand von zwei verschiedenen Verdampferkonzepten und Anforderungsprofilen wurde der Verdampfungsprozess in engen Kanälen detailliert untersucht. In einem ersten Teil wurde für die Kopplung der Verdampfung mit einer Verbrennungsreaktion die gegenseitige Wechselwirkung in einem kompakten Plattenverdampfer betrachtet und die geeignete apparative Gestaltung und Prozessführung bestimmt. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Analyse der hochdynamischen Vorgänge während der Verdampfung in engen Kanälen am Beispiel eines Kapillarverdampfers. Für die Auslegung und Optimierung des Kapillarverdampferkonzeptes ist weiterhin ein vereinfachtes, gekoppeltes 1D/3D-Simulationsmodell entwickelt worden.