Benetzung und Fouling auf polymeren Oberflächen bei der Fallfilmwärmeübertragung

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Dr.-Ing. Adel Ataki

Motivation

Polymerbasierte Wärmeübertragungsflächen besitzen ein hohes industrielles Anwendungspotential bei der Fallfilmwärmeübertragung auf Grund ihres positiven Benetzungsverhaltens für organische Flüssigkeiten und alternative Lösungsmittel (Ionische Fluide etc.). Auch haften thermische Fouling-beläge schwer auf Polymeren. Bezüglich ihrer Korrosionsbeständigkeit stellen polymere Werkstoffe, je nach Anforderung und Stoffsystem, eine günstige Alternative zu hochwertigen und teuren Metallen dar.

Zielsetzung

Für metallische Werkstoffe werden und wurden bereits vielfältige Untersuchungen bezüglich Benetzung und Fouling durchgeführt. Ziel dieser Forschungsarbeit soll deshalb sein, den Einfluss der Oberflächeneigenschaften auf das Benetzungsverhalten und die Vorgänge beim Kristallisationsfouling auch bei Polymeren zu untersuchen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da polymere Oberflächen zwar der Belagbildung entgegenwirken, aber gleichzeitig eine schlechte Benetzbarkeit aufweisen.Aus diesem Grund müssen Benetzung und Fouling bei der Fallfilmwärmeübertragung zusammen betrachtet werden. Beide Aspekte sollen deshalb im Rahmen dieses Forschungsvorhabens im Hinblick auf die Topologie und die energetischen Eigenschaften der Polymeroberfläche untersucht werden.Dazu soll die Fallfilm-Benetzung verschiedener Polymere in Abhängigkeit der Oberflächen-eigenschaften (z. B. Rauheit, Kontaktwinkel und freie Ober-und Grenzflächenenergien) mit unterschiedlichen Fluiden untersucht werden. Ebenso sollen die Kinetik der Belagbildung und die Adhäsion der Foulingschicht für die oben genannten Einflussgrößen bestimmt werden. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse und mit Hilfe von mesoskaligen molekulardynamischen (DPD)-Simulationen (DPD -Dissipative Particle Dynamics) soll einVerständnis für das Benetzungs-und Foulingverhalten polymerer Oberflächen bei der Fallfilmwärmeübertragung erhalten werden.