Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

5 Spray/Wand-Interaktion
chung (5.11) im Folgenden mit 55 % angenommen. Wie die Rechnungen später zeigen,
können damit die gemessenen Eindringtiefen zufriedenstellend abgebildet werden.
Wie in Abschnitt 5.7 aufgezeigt werden wird, nimmt mit steigender Harnstoffkonzentration
im Tropfen die Leidenfrosttemperatur deutlich zu, während die Siedetemperatur
nur wenig ansteigt. Es kann schon bei höheren Temperaturen zur Wandbenetzung
und Filmbildung kommen. Dies bedeutet, dass die für Kraftstoffe und Alkohole experimentell
bestimmte und der Modellierung von Kuhnke zugrunde gelegte kritische
Grenztemperatur T ∗ crit =1.1für HWL nicht gültig ist und einer entsprechenden An-
passung bedarf.
5.3 Wärmeübergang beim Wandkontakt
Das Verhalten von Tropfen beim Wandkontakt wird durch die Oberflächentemperatur
beeinflusst. Je nach Wandtemperatur stellen sich unterschiedliche Regime ein, wie im
vorherigen Kapitel aufgezeigt wurde. Durch den Wärmeübergang von der heißen Oberfläche
an die Tropfen kühlt die Oberfläche aus. Wenn die Temperatur lokal unter eine
kritische Übergangstemperatur abkühlt, kommt es zur Benetzung der Oberfläche und
es kann sich ein Wandfilm ausbilden. Als Benetzung wird im Folgenden der Zustand
definiert, bei welchem noch nach der Tropfenkontaktzeit nach Rayleigh (Gleichung
(5.22)) Fluid auf der Wand abgelagert bleibt.
Neben dem dynamischen Tropfenverhalten hängt auch der Wärmeübergang stark von
der Oberflächentemperatur ab. Für einen aufliegenden Film werden im Folgenden die
unterschiedlichen Wärmeübergangsregime für Strömungssieden anhand der Nukiyama-
Kurve für Wasser, Abbildung 5.7, erläutert. Unterhalb der Siedetemperatur nimmt die
Wärmestromdichte aufgrund von Konvektion mit der Oberflächentemperatur zu. Ab
einer Übertemperatur ∆Te = Tw − Tsat � 5 K beginnt der Bereich des Blasensiedens,
an der Fluid-Festkörper-Grenzfläche bilden sich erste Dampfblasen. Die Wärmestromdichte
steigt bis zu einem maximalen Wert (entspricht der kritischen Wärmestromdichte)
bei ungefähr 30 K Übertemperatur an. Diese Temperatur wird als
Nukiyama-Temperatur bezeichnet. Daran schließt sich ein Übergangsbereich an, bei
welchem die Ausdehnung des isolierend wirkenden Dampfpolsters mit zunehmender
Wandtemperatur ansteigt, bis am Leidenfrostpunkt ein geschlossenes Dampfpolster
vorliegt. Oberhalb der Leidenfrosttemperatur nimmt der Wärmeübergang durch das
Dampfpolster mit steigender Wandtemperatur zu.
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