Strukturrohre verbessern Wärmeübertragung

Eine Innovation aus dem BMBF-Programm „Angewandte Forschung an Fachhochschulen im Verbund mit der Wirtschaft“ (FH3)

Metallrohre zum Transport von Gasen oder Flüssigkeiten kommen in zahlreichen technischen Apparaturen wie Reaktoren, Katalysatoren, Tiefkühl- und Klimaanlagen zum Einsatz. Mit Unterstützung der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ (AiF) haben Wissenschaftler der Technischen Fachhochschule Wildau erforscht, wie die Oberfläche der Rohre gestaltet werden kann, um ihre Wärme- und Stoffübertragungsfähigkeit zu erhöhen. Eine regelmäßige, wabenförmige Struktur beeinflusst die äußere und innere Strömung, reflektiert Schall- und Lichtwellen auf besondere Weise und verleiht dem Rohr vorteilhafte Schwingungs- und Festigkeitseigenschaften.

Werden strukturierte Rohre von Flüssigkeiten oder Gasen durchströmt, entstehen am Rohrrand Verwirbelungen. Diese Eigenschaft verringert nicht nur die Gefahr von Rohrschäden durch Überhitzung. Stoff- und Wärmetransportvorgänge werden dadurch erheblich angeregt, ohne den Druckverlust bei der Um- oder Durchströmung des Rohres signifikant zu erhöhen. Dies bietet für verschiedene technische Anwendungen gegenüber glatten Rohren beträchtliche Vorteile. Die Rohre haben wesentlich weniger Wärmeübertragsflächen, was zu einem deutlich geringeren Bauvolumen der Apparate führt. Je nach Art der Anwendung kann die Oberfläche im Vergleich zu Glattrohren um die Hälfte verringert werden. In der Fertigung bedeutet dies weniger Materialeinsatz, geringere Fertigungszeiten und damit Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit. Die Verwendung von Strukturrohren ermöglicht neben einer deutlichen Gewichts- und Volumenreduktion auch eine Verringerung der Schallemission. Dadurch sind kompaktere Bauweisen realisierbar, die den Einsatz zum Beispiel bei Motorrädern erleichtern.

In den Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Eigenschaften liegt eine große Chance, Strukturrohre unterschiedlichsten Anforderungen anzupassen und damit komplexe technische Aufgabenstellungen einfach und kostengünstig zu lösen. Im Bereich der katalytischen Abgasreinigung bestehen Optionen, die Technologie im Sinne einer integrierten Rauchgasreinigung zu nutzen, etwa zur Entstickung in industriellen Kessel- oder Kraftwerksanlagen. Bei Kraftfahrzeugen mit Dieselmotor können die hitzeanfälligen Keramikkatalysatoren ersetzt werden. Im Leichtbau von Tragewerken, Masten und im Hochbau weisen Strukturrohre günstige festigkeitstechnische Eigenschaften auf: „Weichheit“ gegen Zug- und Druckbeanspruchung, „Steifheit“ gegen Biegebeanspruchung, eine hohe Dauerbelastbarkeit bei Ermüdungstests und die Reduzierung von Vibration.

Mit ihrer Forschung über strukturierte Rohre erreichte die Technische Fachhochschule Wildau beim Technologietransferpreis 2004 des Landes Brandenburg den dritten Platz.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Udo Hellwig, Technische Fachhochschule Wildau,
E-Mail: hellwigu@vt.tfh-wildau.de, Tel.: 03375 508-170

Pressearbeit: AiF, Silvia Behr, E-Mail: presse@aif.de, Tel.: 0221 37680-55