Dresden 2000 – wissenschaftliches Programm

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AKE: Energie

AKE 31: Energiesysteme und Verkehr

AKE 31.2: Hauptvortrag

Donnerstag, 23. März 2000, 15:00–15:45, TMATH

Die Bedeutung der Wärmerohre in der Energietechnik — •M. Groll — Prof. Dr. M. Groll, Institut für Nukleare Technik und Energiesysteme (IKE), Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 31, Stuttgart

Wärmerohre (heat pipes) sind äußerst effiziente passive Wärmeübertragungselemente. Sie nutzen in einem vakuumdichten System den kontinuierlichen Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf einer geeigneten Flüssigkeit und erlauben somit den Transport großer Wärmestromdichten bei kleiner treibender Temperaturdifferenz. Bei der Thermalkontrolle von Satelliten sind sie inzwischen unverzichtbar. Ihre wesentlichen terrestrischen Anwendungsgebiete sind die Kühlung mikroelektronischer Bauteile und Schaltungen, die Kühlung von Leistungselektronik und elektrischen Komponenten, sowie ihr Einsatz in Wärmerohr-Wärmetauschern zur Wärmerückgewinnung bzw. Abwärmennutzung, in erster Linie aus heißen Gasen. Anwendungen sind die Realisierung isothermer Arbeitsräume in der Ofentechnik und für Strahlungs-normale, das isotherme Heizen und Kühlen chemischer Reaktoren, die Permafroststabilisierung in arktischen Gegenden, Solarkollektoren, die Kühlung von Spritzgußformen, u.a..

Funktionsweise und Aufbau der wichtigsten Arten von Wärmerohren werden vorgestellt. Die Grundsysteme sind das klassische Wärmerohr mit interner Kapillarstruktur zum Transport des flüssigen Wärmeträgers vom Ort der Kondensation zum Ort der Verdampfung und der klassische geschlossene Zweiphasenthermosiphon (schwerkraftunterstütztes Wärmerohr ohne interne Kapillarstruktur), bei dem der Kondensattransport durch das äußere Schwerkraftfeld erfolgt. Daneben gibt es zahlreiche Sonderbauformen, die es z.B. erlauben, Wärme in nur eine Richtung zu transportieren (thermische Dioden) oder wahlweise in die eine oder andere Richtung (thermische Schalter) oder Wärmerohre, deren Temperatur auch bei variablem Wärmestrom konstant gehalten wird. Anwendungsbeispiele für verschiedene Wärmerohrtypen, v.a. aus der Energietechnik werden besprochen.