Zum Einsatz polymerbasierter Werkstoffe in Mehreffekt-Verdampfern für die Meerwasserentsalzung

Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, inwieweit sich neuartige Werkstoffe auf Polymerbasis für Wärmeübertragungsflächen in Mehreffekt-Verdampfern zur Meerwasserentsalzung eignen. Zur Erhöhung der im Vergleich zu metallischen Werkstoffen um ein Vielfaches geringeren Wärmeleitfähigkeit sollen hochleitfähige Füllstoffe in die Polymermatrices eingebracht werden. Die Herstellung der Polymer-Komposite erhöhter Wärmeleitfähigkeit erfolgte im Rahmen eines über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen geförderten Forschungsvorhabens durch Projektpartner am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM). Zum Erreichen des Ziels dieser Arbeit werden zunächst die relevanten theoretischen Grundlagen betrachtet. Dazu zählt neben der Beschreibung des Standes der Technik industrieller MED-Anlagen unter besonderer Berücksichtigung gängiger Werkstoffe und Rohrbündelgeometrien sowie der Belagbildung auf den Verdampferrohren ein Überblick über Konzepte zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit von Polymer- Werkstoffen und deren Berechnung sowie über Wämeübertrager aus Polymer- und Polymer-Komposit-Werkstoffen. Anschließend wird auf Basis der relevanten Fachliteratur zur Wärme- und Strömungstechnik von Horizontalrohr-Rieselfilmverdampfern ein vorhandenes Modell zur Beschreibung von MED-Anlagen für die Zwecke dieser Arbeit detailliert. Die Ergänzung des Modells um eine konkrete Rohrbündelgeometrie und um Berechnungsgleichungen zur Bestimmung von Wärmeübergang und Wärmedurchgang sowie Druckverlusten gestattet es, die Auswirkungen einer veränderten Wärmeleitfähigkeit des Rohrmaterials auf die Gestaltung industrieller MED-Anlagen zu untersuchen. Im darauffolgenden experimentellen Teil dieser Arbeit werden die neuentwickelten Polymer-Komposit-Werkstoffe hinsichtlich ihrer für den Einsatz als Heizflächenwerkstoff in den Horizontalrohr-Rieselfilmverdampfern von MED- Anlagen wichtigsten Eigenschaften untersucht.