English

In order to improve the heat transfer in condensers, often surface structures are applied to the outside of the condenser tubes. This thesis investigates the condensation heat transfer of so called micro-pin fin structures. These are cylindrical copper pins with a maximum height of 80 µm and diameter of 20 µm, that are standing upright and in irregular assembly on the condenser tube surface. The experiments show, that the microstructures can effect an improvement of the condensation heat transfer, if the geometric parameters of height, diameter and density are optimized with respect to the condensing fluid and the applied temperature difference. Measurements with four different structures show, that the overall heat transfer coefficient can be increased by more than 200% compared to a flat tube. The efficiency of the microstructures is, however, limited by the condensate film thickness. The optimization of the structures is facilitated by a theoretical model of the condensation heat transfer. The original model of Webb et al. (1982, 1985) and Rudy und Webb (1983) for condensation on finned tubes was modified by terms that describe the influence of condensate film thickness on the effective height of the microstructures as well as the reduction of heat transfer in a transition zone between fin flank and condensate surface.

Deutsch

Zur Intensivierung des Wärmeübergangs in Kondensatoren werden häufig Rohre verwendet, die auf der Außenseite mit Oberflächenstrukturen versehen sind. In der vorliegenden Arbeit wird die Kondensation an sogenannten Mikrostiftrippen untersucht. Diese sind zy-linderförmige aufrecht stehende Kupferstifte mit einer maximalen Höhe von 80 μm und ei-nem Durchmesser von bis zu 20 µm, die unregelmäßig auf der Grundfläche, einem Kupfer-rohr, angeordnet sind. Die Experimente zeigen, dass die Mikrostiftrippen zur Intensivierung des Wärmeübergangs bei der Kondensation geeignet sind, wenn ihre geometrischen Parameter (Höhe, Durchmesser und Dichte) auf das kondensierende Fluid und die angelegte Temperaturdifferenz hin optimiert werden. Messungen an vier unterschiedlichen Strukturen belegen, dass durch diese der Wärmeübergangskoeffizient um mehr als 200% im Vergleich zum Glattrohr gesteigert werden kann. Die Wirksamkeit der Mikrostiftrippen ist jedoch durch die Dicke des Kondensatfilms begrenzt. Die Optimierung der Strukturen wird erleichtert durch die theoretische Modellierung des Wärmeübergangskoeffizienten. Dazu wurde das Modell von Webb et al. (1982, 1985) bzw. von Rudy und Webb (1983) für Integralrippen erweitert, indem die Kondensatfilmdicke bei der Ermittlung der effektiven Strukturelement-Höhe berücksichtigt sowie zusätzlich ein reduzierter Wärmeübergang in einer Übergangszone zwischen Rippenflanke und abflie-ßendem Kondensatfilm angenommen wurde.