Ein Beitrag zur experimentellen Untersuchung und Modellierung von Wärmeübergang und Druckverlust bei einer Zweiphasenströmung in Mikrokanälen

Die Forschung an innovativen Systemen zur effektiven Kühlung elektronischer Bauteile hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und versuchstechnischen Umsetzung eines geschlossenen Kühlkreislaufs, bestehend aus den Komponenten Mikroverdampfer, Kondensator und kompakter Flüssigkeitspumpe, wobei der Schwerpunkt der Arbeit auf der Entwicklung des Mikroverdampfers liegt. Resultierend aus der Motivation, eine möglichst kompakte Bauweise des Verdampfers zu realisieren, steht das Thema 'Zweiphasenströmung in Mikrokanälen' im Fokus des Interesses. Zur Auslegung und Optimierung der kleinen Verdampferkanäle ist dabei die Frage zu klären, ob etablierte – in erster Linie für makroskopische Kanalabmessungen entwickelte – Modelle trotz Unterschreitung von Gültigkeitsgrenzen auch für den Bereich der Mikrokanäle sinnvolle Ergebnisse liefern. Für eine zuverlässige Beantwortung dieser zentralen Fragestellung werden ausführliche Untersuchungen von Wärmeübergang und Druckverlust in einem einzelnen Mikrokanal durchgeführt. Die gewonnenen Messdaten sind etablierten und neueren – speziell für Mikrokanäle vorgeschlagenen – Berechnungsansätzen gegenübergestellt. Darüber hinaus wird ein eigener Ansatz zur Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten abgeleitet.