English

At present, there are no publications available that investigate the heat transfer in binary liquid falling films with a liquid-liquid phase transition. The correlations existing for the single-phase films cannot be used to characterize the heat transfer in two-phase falling films since they consider neither the flow characteristics of such films nor the effects of the phase transition like the formation of the new phases and their development along the flow. This thesis presents the results of experimental examinations regarding the heat transfer in binary liquid films with liquid-liquid phase transition. In the experiments a liquid-liquid phase transition with following phase separation was induced in a binary liquid mixture, that was distributed on a vertical cooled tube, so that a two-phase flow developed in the film downstream. As test mixture the succinonitrile-water system with an upper critical point of miscibility was used. In the experiments the temperature distribution in binary falling films was assessed under ambient pressure, both for the simgle-phase and the two-phase film while varying the concentration of the test mixture, the mass flow, the entrance temperature of test mixture and cooling liquid, and the length of the cooled tube section. Based on these data, the influence of the phase transition on the heat transfer in binary falling films was determined depending on the entrance conditions. The measurements were conducted according to integral measure method on an especially developed experimental setup.

Deutsch

Zur Untersuchung des Wärmeübergangs in binären flüssigen Fallfilmen mit einer Flüssig/Flüssig-Phasenumwandlung liegen derzeit keine Veröffentlichungen vor. Die für die einphasigen Filme vorhandenen Korrelationen können zur Beschreibung des Wärmeübergangs in zweiphasigen Fallfilmen nicht herangezogen werden, da sie weder das Strömungsverhalten von solchen Filmen noch die Effekte der Phasenumwandlung wie Entstehung der neuen Phasen und ihre Entwicklung längs der Filmströmung berücksichtigen. In dieser Arbeit wird über die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zum Wärmetransport in binären Flüssigkeitsfilmen unter Bedingungen der Flüssig/Flüssig-Phasenumwandlung berichtet. In den Experimenten wurde in einem binären Flüssigkeitsgemisch, das am Umfang eines senkrechten, innengekühlten Rohres gleichmäßig verteilt wurde, eine Flüssig/Flüssig-Phasenumwandlung mit der nachfolgenden Trennung der Phasen eingeleitet, so dass sich stromabwärts eine zweiphasige Strömung im Film entwickelte. Als Testflüssigkeit wurde das Bernsteinsäuredinitril/Wasser-Gemisch mit einer oberen kritischen Entmischungstemperatur eingesetzt. In den Untersuchungen wurden unter Umgebungsdruck die Temperaturverteilungen in binären Fallfilmen sowohl bei der einphasigen als auch bei der zweiphasigen Filmströmung unter der Variation der Zusammensetzung der Testflüssigkeit, der Massenströme und der Eintrittstemperaturen auf der Seite der Test- und der Kühlflüssigkeit sowie der Länge des gekühlten Rohrabschnittes ermittelt. Daraus wurde der Einfluss der Phasenumwandlung auf den Wärmetransport im binären Fallfilm in Abhängigkeit von den Eintrittsbedingungen bestimmt. Die Messungen wurden an der eigens entwickelten Versuchsanlage nach dem integralen Messprinzip durchgeführt.