Zerstäubungstechnik gegen lokale Überhitzung

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Wolf Engineering

Die Zerstäubungstechnik fördert den Wärmetausch

Dieses besondere System arbeitet mit der Zerstäubungstechnik, welche eine Disziplin der mechanischen Verfahrenstechnik ist. Bei dieser Technik handelt es sich um die Zerteilung von Flüssigkeit in feine Partikel bzw. Tropfen. Hiermit wird die Vergrößerung der Oberfläche angestrebt umso den Wärmeaustausch zu begünstigen.

Die Oberfläche einer Kugel, bestehend aus einem Liter Wasser, misst 0,48 m². Wird nun dieser Liter Wasser in ca. 0,5 mm kleine Tropfen zerteilt, ergibt sich eine Anzahl von 15 Millionen Wassertropfen mit einer Gesamtoberfläche von über 11 m². Die Erhöhung der spezifischen Oberfläche erhöht gleichzeitig die Wärmeaustauschfläche zwischen Flüssigkeit und Umgebung.

Die optimierten Düsen zerstäuben Wasser in kleinste Partikel, sodass optimaler Wärmeübergang gegeben ist. Im Laufe der Entwicklung wurden drei Typen von Düsen untersucht und optimiert; die Düsen unterschieden sich in ihrem Durchmesser. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits bei geringem Volumenstrom des Wassers sehr gute Ergebnisse erzielt werden können. Anhand des gezeigten Diagramme ist zu sehen, dass bereits ein Volumenstrom von 0,4 l/min für eine ausreichende Kühlung sorgt.

Bei dieser Technologie werden zwei Effekte gleichzeitig genutzt. Zum einen wird der Effekt der erzwungenen Konvektion genutzt, d.h. die Wärmeübertragung wird durch Einwirkung auf das Wasser hervorgerufen, und zum anderen wird der Effekt der Verdampfung der Wassertröpfchen genutzt.

Dadurch steigt die Effektivität um 50% gegenüber herkömmlichen Systemen. In den Diagrammen sind die einzelnen Düsen in Abhängigkeit vom Durchfluss und der Verlustleistung dargestellt. Das System kann überall eingesetzt werden wo eine Verlustleistung im Bereich 30 kW erzeugt wird. Im Bereich der Bahntechnik wurde es bereits erfolgreich getestet.

Das Niederdruck-Zerstäubungssystem von Wolf Engineering biete mehrere Vorteile gegenüber konventionellen Kühlplatten. Dazu gehören geringes Gewicht, niedriger Rth-Wert, höhere erzielbare Leistungsdichte, Erhöhung der Lebensdauer und Kostenreduzierung. Es lassen sich beliebige Kühlkörperformen realisieren.

* * Eugen Wolf ist Geschäftsführer der Wolf Engineering, Ravensburg.

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