Die vorliegende Arbeit charakterisiert einen Prallkühlungsprozess, wie er bei der Kühlung elektrischer Komponenten auftreten kann. Eine beheizbare zylindrische Stirnfläche (⌀= 15 mm) wird hierzu zentrisch von einem Ölstrahl (⌀ = 1mm, Re = 508, Pr = 48.7) getroffen. Der ausgebildete Ölfilm sorgt dabei durch Wärmeaufnahme für eine Kühlung der beheizten Festkörperoberfläche. Sowohl die Filmtemperatur als auch die Filmdicke wurden simultan mit Hilfe einer laserbasierten 2-Farbenmessmethode basierend auf der Fluoreszenzspektroskopie bestimmt. Das Wärmeträgeröl Marlotherm LH wurde zu diesem Zweck mit dem temperatursensitiven Fluoreszenzfarbstoff Nilrot versetzt. Die spektralen Untersuchungen erfolgten mit einem UV-VIS Spektrometer, die bildgebende Temperaturbestimmung erfolgte über zwei Kameras in Kombination mit ausgewählten Bandpassfiltern. Spektrale Voruntersuchungen des Öl-Farbstoffgemisches wurden zunächst durchgeführt, um mögliche Farbstoffkonzentrationsgrenzen aufzuzeigen. Vor den eigentlichen Untersuchungen des Prallkühlprozesses wurde der Einfluss der Filmdicke und Temperatur auf das Fluoreszenzsignal sowohl spektral als auch bildgebend untersucht in einem Kalibrieraufbau. Dabei wurden zunächst der Einfluss der Farbstoffkonzentration bei unterschiedlichen Filmdicken als auch der Einfluss der Festkörpertemperatur (bzw. 3 mm unterhalb der Wandoberfläche) mit Hilfe eines separaten Aufbaus untersucht. Die Untersuchungen bei konstanter Filmtemperatur zeigten eine Filmdickenabhängigkeit bei hohen Farbstoffkonzentrationen durch auftretende Reabsorptionseffekte, welche zu einer Wellenlängenverschiebung mit zunehmender Filmdicke in Richtung höherer Wellenlängen führen. Die Untersuchungen des Prallkühlprozesses wurden daher bei geringer Farbstoffkonzentration und bei konstanter Öltemperatur und Ölmassenstrom und variierender Festkörpertemperatur durchgeführt. Mit zunehmender Festkörpertemperatur erhöht sich die Filmtemperatur auf Grund des hohen Temperaturgradienten mit zunehmendem Abstand zum Aufprallpunkt des Jets. Die mit zunehmender Filmtemperatur abnehmende Viskosität des Ölfilms führt dabei zu einer radialen Abnahme der Filmdicke bei hohen Festkörpertemperaturen.    «

Die vorliegende Arbeit charakterisiert einen Prallkühlungsprozess, wie er bei der Kühlung elektrischer Komponenten auftreten kann. Eine beheizbare zylindrische Stirnfläche (⌀= 15 mm) wird hierzu zentrisch von einem Ölstrahl (⌀ = 1mm, Re = 508, Pr = 48.7) getroffen. Der ausgebildete Ölfilm sorgt dabei durch Wärmeaufnahme für eine Kühlung der beheizten Festkörperoberfläche. Sowohl die Filmtemperatur als auch die Filmdicke wurden simultan mit Hilfe einer laserbasierten 2-Farbenmessmethode...    »