Für die effiziente Auslegung von Rohrbündel-Kondensatoren, in denen zeotrope Dampfgemische an der Rohraußenseite kondensieren, werden zuverlässige Daten für den entsprechenden Wärmeübergangskoeffizienten αKond benötigt, die aber oftmals nicht verfügbar sind.
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, das grundlegende Verständnis der Mechanismen bei der Kondensation von zeotropen Kohlenwasserstoffgemischen und des damit verbundenen Wärmeübergangs an Einzelrohren mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen sowie in hieraus gebildeten Rohrbündeln zu vertiefen.
In einer speziell für diesen Zweck entwickelten und aufgebauten Versuchsapparatur wurden sowohl die Reinstoffe Propan, n-Butan und n-Pentan als auch die zeotropen Gemische Propan/n-Butan und Propan/n-Pentan in unterschiedlicher Zusammensetzung umfassend untersucht. Die Kondensationsrohre wurden dabei systematisch hinsichtlich Rippenhöhe, Rippendichte, Oberflächenstruktur und Material variiert, um den Einfluss dieser Parameter auf den Wärmeübergang zu quantifizieren. αKond liegt für die Kondensation der zeotropen Gemische um bis zu einem Faktor von 10 niedriger als für die der entsprechenden Reinstoffe. Dies ist mit der Ausbildung einer den Wärmeübergang behindernden Diffusionsschicht in der Dampfphase zu erklären. Dagegen kann der Rohrbündeleffekt den Wärmeübergang deutlich verbessern, da der von der Diffusionsschicht verursachte zusätzliche Wärmewiderstand durch auftropfendes Kondensat teilweise aufgehoben wird. Parallel zu den experimentellen Arbeiten wurde ein analytisches Modell weiterentwickelt, welches αKond an der Außenseite von Glatt- und Rippenrohren für zeotrope Gemische vorhersagen kann.
