Startseite - Forschung - Forschungsprojekt

Zeitlich und örtlich hoch aufgelöste experimentelle Untersuchungen des Stofftransports im Rieselfilm mittels laser induzierter Lumineszenz (LIL).

Apparate zur Stoff- und Wärmeübertragung in Mehrphasensystemen sind häufig so gestaltet, dass sich die flüssige Phase als dünner, welliger Film ausbildet. In diesen Filmströmungen ist der Transport einer skalaren Feldgröße gegenüber dem Transport in einer Filmströmung mit glatter Oberfläche gesteigert. Die zugrunde liegenden kinetischen Phänomene sind im Detail noch nicht verstanden. Zu deren Aufklärung sind zeitlich und örtlich hoch aufgelöste Messungen zur Verteilung einer transportierten Größe notwendig. Die dafür entwickelte Messmethode der laser-induzierten Lumineszenz basiert auf der Verwendung des optischen Indikators Diacetyl. Dieser emittiert nach einer gepulsten Anregung mit UV-Licht sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz und eignet sich zur Messung der physikalischen Absorption von Sauerstoff in einen entgasten Flüssigkeitsfilm. Dabei hängt die lokale Dicke der durchleuchteten Flüssigkeitsschicht linear vom Fluoreszenzsignal ab, während die lokale Konzentrationsverteilung der absorbierten Komponente komplex mit dem Abklingverhalten der Phosphoreszenz gekoppelt ist.

Das Messsystem mit dem die Experimente durchgeführt wurden, ist im Prinzip ein Phosphoroskop. Die mit dem momentanen Messaufbau erreichbare zeitliche Auflösung des Abklingverhaltens der Phosphoreszenz beträgt 1µs. Die örtliche Auflösung der Konzentrationsverteilungen senkrecht zur Fließrichtung, die aus diesen Abklingkurven rekonstruiert werden, be-trägt 20-30 µm. Als Quelle für das Anregungslicht des Lumophors dienen zwei modulierbare Diodenlaser mit einer Wiederholrate von 1 kHz. Somit können simultan an zwei verschiedenen Messstellen hochaufgelöste Messungen der lokalen Filmdicke und den dazugehörigen lokalen Konzentrationsverteilungen durchgeführt werden.