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7 Zusammenfassung und Ausblick

7.2 Ausblick

Die in dieser Arbeit verwendete experimentelle Methode eignet sich sehr gut zur Untersuchung der Phänomene, die beim Wärmeübergang in Mikrokanälen auftreten. Zur weiteren Verbesserung der quantitativen Ergebnisse sollten jedoch folgende Punkte beachtet werden:

1. Es ist eine Beschichtung für die Kanalwand zu realisieren, die möglichst dünnschichtig, dabei aber festhaftend sowie temperatur- und alterungsbeständig ist.

Sie sollte ein möglichst definiertes, hohes und temperaturunabhängiges Emissions-verhältnis aufweisen, um den Fehler der Infrarotmessung weiter zu verringern.

Galvanische Beschichtungsverfahren sind zu empfehlen.

2. Die Kanalkonstruktion und Herstellung ist so auszuführen, dass eine gleichmäßige Beheizung auf dem Umfang des durchströmten Querschnittes realisiert werden kann.

Bei der hier verwendeten Art der Beheizung kann dies insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine lokale Anhäufung von Wandmaterial vermieden wird. Dies kann z.B. durch Laserstrahlschweißung des Kanals realisiert werden.

Das in der Arbeit vorgestellte Modell für den Bereich des konvektiven Siedens sollte in einer Nachfolgearbeit weiterentwickelt werden. Dabei sollte eine Korrektur der Lage der Phasengrenze möglich sein.

Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Programmbibliothek „Chi++“ stellt ein leistungsfähiges Programmsystem dar, dessen Anwendung nicht auf die Berechnung des Wärmeübergangs in Mikrokanälen beschränkt ist. Vor allem wegen der Verfügbarkeit des

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Quellcodes ist es sehr flexibel an neue Anwendungsfälle anzupassen bzw. ermöglicht die Implementierung neuer Modelle, was gegenüber der Nutzung eines kommerziellen Systems von Vorteil sein kann. Durch das objektorientierte Design ist es möglich, durch Anwendung des Konzepts der Vererbung Erweiterungen vorzunehmen, ohne in den bestehenden Code eingreifen zu müssen. Dabei kann die vorhandene Funktionalität weiter genutzt werden.

Abschließend sei bemerkt, dass in der Bibliothek „Chi++“ die Funktionalität der Chimära-Gittertechnik vorbereitet ist, deren Nutzung beispielsweise bei der Vernetzung von Rauhigkeiten oder der Verfolgung von Phasengrenzen von großem Vorteil ist. Als weiterer Vorteil ist das objektorientierte Konzept zu nennen, das eine Erweiterung der Funktionalität und eine Anpassung für neue Anwendungen unterstützt und stark vereinfacht.

Literaturverzeichnis 111

Literaturverzeichnis

[1] AGEMA: Manual zum Infrarotsystem AGEMA Thermovision® 900.

[2] ALIGOODARZ, M. R.;KENNING, D. B. R.: Vapour bubble behaviour in a single narrow channel. C510/061/95 ImechE 1995.

[3] AUTORENKOLLEKTIV: VDI-Wärmeatlas. 8. Überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag Berlin 1997.

[4] BAEHR, H. D.; STEPHAN, K.: Wärme- und Stoffübertragung. ISBN: 3-540-60374-3, Springer-Verlag Berlin, 1996.

[5] BERGLES, A. E.;ROHSENOW, W. M.: The determination of forced-convection surface boiling heat transfer. 3. Heat Transfer, Vol. 86, 1964, S.365-372.

[6] BIRT, R. B.;STEWART, E. W.;LIGHTFOOT, E. N.: Transport Phenomena. John Wiley

& Sons, Inc., New York, 2001.

[7] BOWERS, M. B.,MUDAWAR, I.: High flux boiling in low flow rate, low pressure drop mini- and micro-channel heat sinks. International Journal Heat and Mass Transfer, Vol. 37, No. 2 pp. 321-332, 1994.

[8] BOWERS, M. B., MUDAWAR, I.: Two-Phase Electronic Cooling Using Mini-Channel and Micro- Channel Heat Sinks: Part 1-Design Criteria and Heat Diffusion Constrains.

Transaction of ASME, Vol. 116, December 1994, 290-297.

[9] BOWERS, M. B., MUDAWAR, I.: Two-Phase Electronic Cooling Using Mini-Channel and Micro- Channel Heat Sinks: Part 2-Flow Rate and Pressure Drop Constrains.

Transaction of ASME, Vol. 116, December 1994, 298-305.

[10] BRONSTEIN, I. N.; SEMENDJAJEW K. A.: Taschenbuch der Mathematik. 24. Auflage, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main, 1979.

[11] CELATA, G. P.;CUMO, M.;GUGLIELMI, M.;ZUMMO, G.: Experimental Investigation of hydraulic and Single Phase Heat Transfer in 0.130 mm Capillary Tube. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 108-113, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[12] CHORIN, J. A.: A Numerical Method for Solving Incompressible Viscous Flow Problems. Journal of Computational Physics, pp 12-26, 1967.

[13] CHORIN, J A.: Numerical Solution of the Navier-Stokes equations. Math. Comput., 22, 745-762, 1968.

[14] CORNWELL, K., KEW, P. A.: Evaporation in micro channel heat exchangers.

C510/061/95 ImechE 1995.

Seite 112 Literaturverzeichnis

[15] DFG-FORSCHERGRUPPE: Werkstoffbezogene numerische Simulation thermischer Prozesse in der Produktionstechnik. Teilprojekt IV: Numerische Simulation des Werkstoff- und Prozessverhaltens beim Schmelzbadschweißen. Abschlußbericht.

[16] DIAZ, M. C.; BOYE, H.; HAPKE, I.; SCHMIDT; J.; STAATE Y.; ZHEKOV, Z.: Flow boiling in mini and microchannels. 2nd Int. Conference on Microchannels and Minichannels, Rochester, New York, 2004.

[17] DIN1319: Grundbegriffe der Meßtechnik, Begriffe für die Meßunsicherheit und für die Beurteilung von Meßgeräten und Meßeinrichtungen. Deutsches Institut für Normung e.V., Beuth Verlag GmbH, Berlin 1983.

[18] ELSNER, N.: Grundlagen der Technischen Thermodynamik. Akademie-Verlag Berlin, 1974.

[19] FERZIGER, J. H.; PERIC, M.: Computational Methods for Fluid Dynamics. Second Edition, Springer-Verlag Berlin, 1999.

[20] FICHTNER, M.; BRANDNER, J.; LINDNER, G.; SCHYGULLA, U.; WENKA, A.;

SCHUBERT, K: Microstructure Devices for Applications in Thermal and Chemical Process Engineering. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 222-228, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[21] FLETCHER, C. A. J.: Computational Techniques for Fluid Dynamics. Volume I, Fundamental and General Techniques. Second Edition, Springer-Verlag Berlin 1991.

[22] FLETCHER, C. A. J.: Computational Techniques for Fluid Dynamics. Volume II, Specific Techniques for Different Flow Categories. Second Edition, Springer-Verlag Berlin 1991.

[23] FRANKUUM, D. P.; WADEKAR, V. V., AZZOPARDI, B. J.: Flow boiling measurements with binary and ternary mixtures of hydrocarbons. C510/061/95 ImechE 1995.

[24] GIECK, K.; GIECK, R.: Technische Formelsammlung. 29. deutsche Auflage, ISBN: 3920379179 Gieck Verlag, Germering, 1989.

[25] GÖHLER W.: Höhere Mathematik, Formeln und Hinweise. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main, 1987.

[26] GRIGOROPOULOS, C., P.; YE, M.: Numerical methods in Microscale heat transfer:

Modelling of phase-change and laser interactions with materials. Advances in numerical heat transfer, Vol. 2, pp. 227-257, Taylor & Francis, 2000.

[27] HAMMER, J.;STEPHAN, P.: Results of the micro-region model for nucleate boiling heat transfer. C510/061/95 ImechE 1995.

[28] HAPKE, I.;BOYE, H.;SCHMIDT, J.; STAATE, Y.: Investigation of flow boiling in mini channels using thermography. Proceedings of the Eurotherm Seminar No 57

“Microscale Heat Transfer, 1998.

Literaturverzeichnis 113

[29] HAPKE, I.; BOYE, H.; SCHMIDT, J.: Onset of nuceate boiling in minichannels.

International Journal of Thermal Sciences. (2000) 39, pp. 505-513.

[30] HAPKE, I.; BOYE, H.; SCHMIDT, J.: Flow Boiling of Water and n-Heptane in Micro Channels. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 222-228, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[31] HAPKE, I.; BOYE, H.; SCHMIDT, J.: Flow Boiling of Water and n-Heptane in Micro Channels. Microscale Thermophysical Engineering, Vol. 6, No. 2, Taylor & Francis, 2002.

[32] HAUSNER, O.; HERWIG, H.: Critical Analyssis of Heat Transfer Experiments in Microchannels. Proceedings of GAMM 2001, Zurich, Switzerland, Feb. 2001.

[33] HEWITT, G. F.; SHIRES, G. L.; POLEZHAEV, Y. V.: International Encyclopedia of Heat and Mass Transfer. CRC Press, Boca Raton, 1997.

[34] HERWIG, H.: Flow and Heat Transfer in Micro Systems: Is Everything Different or Just Smaller? ZAMM, 00, 2000, Vorabdruck.

[35] HODGSON, A. S.: Forced convection subcooled boiling heat transfer with water in an electrically heated tube at 100 to 550 lb/in. Trans. Instn. Chem. Engrs. 46, 1968, S. 25-31.

[36] JOHNSON, R. W.: The Handbook of Fluid Dynamics. Springer Verlag Heidelberg, 1998.

[37] KLEPP, G. H.: Numerische Simulation des Filmsiedens unter Intensivkühlbedingungen.

ISBN 3-18-363603-4, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf, 2000.

[38] KLEPP, G. H.;WADEWITZ, A.: CHIMERA – Programmdokumentation. Bericht. ISUT-Thermodynamik, Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, 1998.

[39] KANDLIKAR, S. G.: Fundamental issues related to flow boiling in minichannels and microchannels. Proceedings of „Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics 2001“, Part I, pp. 129-146, ISBN: 88-467-0459-2, Edizioni ETS Pisa, Italy, 2001.

[40] KANDLIKAR, S. G.: Proceedings of the 2nd International Conference on Microchannels and Minichannels. ICMM2004, Rochester, New York, 2004.

[41] MEISTER, A.: Numerik linearer Gleichungssysteme – Eine Einführung in moderne Verfahren. Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wies-baden, 1999.

[42] MERKER, G. P.: Konvektive Wärmeübertragung. ISBN: 3-540-16995-4, Springer-Verlag Berlin, 1987.

Seite 114 Literaturverzeichnis

[43] MERTZ, R.; GROLL, M.: Flow boiling from enhanced heat transfer surfaces with narrow channels. C510/061/95 ImechE 1995.

[44] MERTZ, R.; GROLL, M.: Flow boiling heat transfer in narrow channels. Proceedings of the Eurotherm Seminar No 57 “Microscale Heat Transfer, 1998.

[45] NIRSCHL, H.: Mikrofluidmechanik - Numerische und experimentelle Untersuchung zur Umströmung kleiner Körper. VDI-Verlag GmbH Düsseldorf, 1994.

[46] NIRSCHL, H.: Partikelbewegungen in Scherströmungen ohne und mit Berücksichtigung des Einflusses angrenzender Wände. VDI Verlag GmbH Düsseldorf, 1997.

[47] NOLL, B.: Numerische Strömungsmechanik. Springer-Verlag Berlin, 1993.

[48] OBOT, N. T.: Toward a Better Understanding of Friction and Heat/Mass Transfer in Microchannels – A Literature Review. Proceedings of the International Conference on

„Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 72-79, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[49] OERTEL, H.: Strömungsmechanik – Methoden und Phänomene. Springer-Verlag Berlin, 1995.

[50] PALM B.: Heat Transfer in Microchannels. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 54-64, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[51] PATANKAR, S. V.: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1980.

[52] PENG, X. F.; HU, H. Y.; WANG, B. X.: Boiling nucleation during liquid flow in microchannels. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 41 No. 1 pp. 101-106, 1998.

[53] PENG, X. F.; WANG, B. X.: Forced-convection and boiling characteristics in microchannels. Heat Transfer 1998, Proceedings of 11th IHTC, Vol. 1, August 23-28, 1998, Kyongju, Korea.

[54] PENG, X. F.;WANG, B. X.: Forced convection and flow boiling heat transfer for liquid flowing through microchannels. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 36 No. 14 pp. 3421-3427, 1993.

[55] PENG, X. F.; WANG, B. X.; PETERSON, G. P.; MA, H. B.: Experimental investigation of heat transfer in flat plates with rectangular microchannels. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 38 No. 1 pp. 127-137, 1995.

[56] PENG, X. F.; PETERSON, G. P.; WANG, B. X.: Flow boiling of binary mixtures in microchanneled plates. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 39 No. 6 pp. 1257-1264, 1996.

[57] KREHER, K.;KRÖTSCH, M.;SCHNEIDER, H.A.; SCHULZE, H.: Physikalisches Prakti-kum für Anfänger. BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 7. überarbeitete Auflage, 1985.

Literaturverzeichnis 115

[58] RUAN, S.: Experimentelle Untersuchungen der kritischen Wärmestromdichte von aufwärts und abwärts strömendem Wasser in einem senkrechten Kreisrohr bei niedrigen Drücken und niedrigen Massenstromdichten. VDI-Verlag, Düsseldorf, 1994.

[59] SABISCH, W.: Dreidimensionale numerische Simulation der Dynamik von aufsteigenden Einzelblasen und Blasenschwärmen mit einer Volume-of-Fluid-Methode.

Dissertation, Universität Karlsruhe, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe, 2000.

[60] SATO, T.; MATSUMURA, H.: On the conditions of incipient subcooled boiling with forced convection. Bulletin ISME, Vol. 7, 1963, Nr.26, S.392-398.

[61] SCHADE, H.: Kontinuumstheorie strömender Medien. Springer-Verlag, Berlin, 1970.

[62] SCHLICHTING, H.; GERSTEN, K.: Grenzschicht-Theorie. 9. Auflage, Springer-Verlag Berlin, 1997.

[63] SCHLÜNDER, E. U.; TSOTSAS, E.: Wärmeübertragung in Festbetten, durchmischten Schüttgütern und Wirbelschichten. ISBN: 3-13-713001-8, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1988.

[64] SHI, L.; MAJUMDAR, A.: Recent Developments in Microscale Temperature Measurement Techniques. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 12-23, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[65] SKALICKY, T.: LASPACK. TU-Dresden, 1995. Numerical package for large sparce systems of linear equations.

[66] SOBHAN, C. B.; GARIMELLA, S. V.: A Comparative Analysis of Studies on Heat Transfer and Fluid Flow in Microchannels. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 80-92, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[67] SPÄTH, H.: Numerik - Eine Einführung für Mathematiker und Informatiker. Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1994.

[68] TRUCKENBRODT, E.: Fluidmechanik. Band 1, Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. 4. Auflage, Springer-Verlag Berlin, 1996.

[69] TRUCKENBRODT, E.: Fluidmechanik. Band 2, Elementare Strömungsvorgänge dichteveränderlicher Fluide sowie Potential- und Grenzschichtströmungen. 3. Auflage, Springer-Verlag Berlin, 1992.

[70] TUCKERMANN, D. B.; PEASE, R. F.: High-performance heat sinking for VLSI. IEEE Electronic Device Letters, 1981 Vol. EDL-2(5). Pp. 126-129

[71] UNVERDI, S. O.; TRYGGVASON, G.: A front-tracking method for viskous, incompressible, multi-fluid flows. Journal of Computational Physics, 100, 25-37, 1992.

Seite 116 Literaturverzeichnis

[72] QUECK, A.: Untersuchung des gas- und wandseitigen Wärmetransportes in die Schüttung von Drehrohröfen. Der Andere Verlag, Osnabrück, 2002.

[73] QU, W.; MALA, G. M.; LI, D.: Heat transfer for water flow in trapeziodal silicon microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 43 (2000), pp. 3925-3936.

[74] WADEWITZ, A.: Lokale und mittlere Nußelt-Zahl sowie Formänderung infolge Phasenumwandlung bei Partikeln unterschiedlicher Form. ISBN 3-89825-259-0, dissertation.de – Verlag im Internet, Berlin, 2001.

[75] WAGNER, W.; PRUSS, A.: Die neue internationale Standard-Zustandsgleichung für Wasser für den allgemeinen und wissenschaftlichen Gebrauch. Jahrbuch 97, VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDI-Verlag, Düsseldorf, 134-156 (1997).

[76] WEI, Q.; TONGZE, M.: Effects of the Polarity of Working Fluids on Vapor-Liquid Flow and Heat Transfer Characteristics in a Capillary. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 229-236, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[77] WEI, Q.; TONGZE, M.: Charakteristics of Two-Phase Flow and Evaporation Heat Transfer in Capillary at Constant Heat Fluxes. Proceedings of the International Conference on „Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale“, pp. 196-203, ISBN: 1-56700-150-5, Begell House, Inc., 2000.

[78] ZHEKOW, Z.; STAATE, Y.; BOYE, H.; SCHMIDT, J.: Experimental Investigation on Boiling Regimes in Minichannels. Proceedings of the 4th European Thermal Science Conference, Birmingham, 2004.

[79] ZIEREP, J.: Ähnlichkeitsgesetze und Modellregeln der Strömungslehre. G. Braun GmbH, 1991.