Einfluss von Oberflächenmodifikationen auf die Induktionszeit beim Kristallisationsfouling

Timo Geddert

E-Book (pdf)

(0)

Erste Bewertung abgeben

In dieser Arbeit ist die kristalline Belagbildung (Fouling) von Calciumsulfat auf wrmebertragenden Flchen untersucht worden....

CHF16.90

Download steht sofort bereit

E-Book (pdf)

Beschreibung

In dieser Arbeit ist die kristalline Belagbildung (Fouling) von Calciumsulfat auf wrmebertragenden Flchen untersucht worden. Der Fokus liegt hierbei auf der sogenannten Induktionsphase, in der der integral gemessene Wrmedurchgang durch die sich bildende Schicht nicht negativ beeinflusst wird. Bisherige Modelle zur Beschreibung des Foulings sind nicht in der Lage, die Induktionszeit basierend auf Oberflchenkennwerten oder Stoffdaten zu berechnen. Durch Verwendung zahlreicher mechanischer wie auch energetischer Modifikationen der wrmebertragenden Flche sind die Einflussfaktoren Oberflchentopographie und energetischer Zustand der Oberflche auf die Induktionszeit systematisch untersucht worden. Whrend die mechanischen Modifikationen vornehmlich durch nderungen der Oberflchengeometrie resultieren, sind fr die energetischen Modifikationen verschiedenste Beschichtungen zum Einsatz gekommen. Durch die Nutzung unterschiedlicher Versuchsanlagen ist der Einfluss der Strmungsgeschwindigkeit gezielt variiert worden. Der Einfluss der mechanischen Modifikation auf die Induktionszeit bei vernachlssigbarer Strmungsgeschwindigkeit ist durch verschiedene Rauheitsparameter quantifiziert worden. Materialbergreifend zeigt sich eine Induktionszeitverlngerung durch die mit der Glttung der Oberflche einhergehenden Keimstellenreduktion. Inwieweit die Induktionszeit bei vergleichbarem Profil verlngert wird, ist jedoch oberflchenabhngig. Diesbezglich sind gerade durch die mikroskopische Betrachtung mittels Rasterkraftmikroskopie neue Erkenntnisse bezglich des Einflusses der Oberflche auf die heterogene Kristallisation gewonnen worden. Durch die energetische Modifikation ist es gelungen, die Induktionszeit signifikant, auch ohne Einfluss der fluidseitigen Schubspannung, zu verlngern. Hierbei ist die Induktionszeit im Vergleich zu Edelstahl (1.4301) verdoppelt und bei hheren Strmungsgeschwindigkeiten (Reynoldszahl von 3100) sogar mehr als verzehnfacht worden. Hinsichtlich einer kennzahlenbasierenden Modellierung der Induktionszeit sind als Einflussfaktoren die bersttigung des Systems, die mittlere Rautiefe und die Oberflchenvergrerung sowie der polare Anteil der Oberflchenenergie identifiziert worden. Anhand dieser Einflussfaktoren ist es erstmals mglich, die Induktionszeit fr ein gering durchstrmtes System im Voraus abzuschtzen. Bei hheren Strmungsgeschwindigkeiten ist es nicht gelungen, die Induktionszeit aufgrund des unbekannten Einflusses der Schubspannung auf den Wachstumsverlauf der Kristalle vorherzusagen.