Herstellung von neuartigen polymeren Wärmetauscherfolien mit mikrostrukturierten Oberflächen für die Tropfenkondensation

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Dipl.-Ing. Marieke Ahlers

Motivation

Apparate zur Übertragung von Wärme sind allgegenwärtig. Sie helfen, in erheblichem Maße Primärenergie zu sparen und zwar umso mehr, je besser ihre Fähigkeit ist, Wärme zu übertragen. Wichtig sind deshalb neue technologische Entwicklungen, die die Effizienz und Langlebigkeit der Apparate und trotzdem nicht ihren Preis erhöhen. Höhere Korrosionsbeständigkeit, geringere Foulingneigung, kompakte, leichte und modulare Bauweisen sind wesentliche Entwicklungsziele, die grundsätzlich mittels Kunststoffmaterialien erreicht werden können. Um die schlechte Wärmeleitfähigkeit auszugleichen, muss der thermische Widerstand der Polymermaterialien für Wärmetauscher reduziert und der Wärmeaustausch verbessert werden.

Zielsetzung

Mechanismen aus der Biomimetik (z.B. Lotus-Effekt, Stenocara) sollen im Rahmen dieses Projekts für technische Kondensationsprozesse übertragen und genutzt werden. Es soll ein kombiniertes Verfahren aus einer neuartigen Laserdirektstrukturierung zur Herstellung der hydrophoben und hydrophilen Zonen auf metallischen Werkzeugen und anschließenden Mikroabformung in polymere Folien entwickelt werden. Darüber hinaus sind die gewonnenen Erkenntnisse über Tropfenbildung und Fließverhalten an strukturierten Oberflächen auch in Einsatzgebieten der Antifoulingbeschichtungen nützlich.

Um die Wirkungsweise der neuen Polymerfolien zu verstehen und ihre Effizienz gegenüber üblichen Wärmetauschermaterialien einzuordnen, sollen komplexe Teststände angepasst und empirische Modelle zur Tropfenkondensation entwickelt werden.

Zum Abschluss des Vorhabens sollen Konzepte und Methoden zur großflächigen Herstellung von polymeren Wärmetauscherfolien für Kondensationsanwendungen soweit optimiert und entwickelt sein, dass diese Folien direkt für technische Anwendungen in entsprechenden Modulen genutzt werden können.

Im Zuge dieser Forschungsarbeit besteht eine Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.