BewegtesBand: Untersuchung des Wärmeübergangs der Prallströmung an bewegten metallischen Bändern

Effi­zi­en­te Düsen­sys­te­me zur Erwär­mung oder Schnell­küh­lung metal­li­scher Bän­der wer­den in der Regel anhand von Lite­ra­tur­for­meln und Mes­sun­gen des Wär­me­über­gangs­ko­ef­fi­zi­en­ten aus­ge­legt. Die­se berück­sich­ti­gen jedoch nicht direkt die Band­be­we­gung und die damit ein­her­ge­hen­den Ände­run­gen der Tem­pe­ra­tur­grenz­schicht. Durch die Band­be­we­gung ent­steht eine soge­nann­te Sakia­dis-Strö­mung, wel­che die Tem­pe­ra­tur­grenz­schicht am Band erhöht und dadurch den kon­vek­ti­ven Wär­me­über­gang am Band ver­rin­gert. Vor­un­ter­su­chun­gen am IOB deu­ten dar­auf hin, dass Wech­sel­wir­kun­gen zwi­schen der Sakia­dis-Strö­mung und dem Prall­strahl bestehen, wel­cher vom Düsen­sys­tem erzeugt wird.

Im For­schungs­vor­ha­ben wer­den an der For­schungs­ein­rich­tung sowohl expe­ri­men­tel­le als auch nume­ri­sche Unter­su­chun­gen zum Ein­fluss der Band­be­we­gung auf den Wär­me­über­gang durch­ge­führt. Dazu müs­sen der bestehen­de expe­ri­men­tel­le Ver­suchs­stand zur Unter­su­chung des insta­tio­nä­ren Ban­des modi­fi­ziert als auch ein nume­ri­sches Modell auf­ge­baut wer­den. Im Anschluss wird eine umfang­rei­che expe­ri­men­tel­le Stu­die durch­ge­führt, die durch das nume­ri­sche Modell ergänzt wird. Die Ergeb­nis­se wer­den auf indus­tri­el­le Düsen­sys­te­me über­tra­gen. Ins­ge­samt wer­den die Zie­le des Pro­jek­tes durch die fol­gen­den vier Pro­jekt­schwer­punk­te erreicht.

Die Modi­fi­zie­rung und Inbe­trieb­nah­me eines Ver­suchs­stan­des zur expe­ri­men­tel­len Unter­su­chung des Ein­flus­ses der Band­ge­schwin­dig­keit auf den Wär­me­über­gang in Abhän­gig­keit der Düsen­geo­me­trie und den Auf­bau eines nume­ri­schen Modells zur erwei­ter­ten Unter­su­chung der über­la­ger­ten Strö­mung durch Band­be­we­gung und Prall­strahl auf den Wär­me­über­gang. Die Ergeb­nis­se wer­den durch die Bestim­mung der loka­len und mitt­le­ren Nusselt-Zah­len auf den Wär­me­über­gang über­tra­gen und im letz­ten Schritt erfolgt auf Basis der bestimm­ten Nusselt-Zah­len indus­tri­el­ler Düsen­sys­te­men die Erstel­lung eines Leit­fa­den mit empi­ri­schen For­meln zur Aus­le­gung von Düsen­sys­te­men wel­che den Ein­fluss Band­be­we­gung beinhalten.