Kühlungsabriss

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Ein Kühlungsabriss kann auftreten, wenn die Leistungsdichte einer flüssigkeitsgekühlten Komponente zu hoch wird. Beim Kühlungsabriss überschreitet das Kühlmittel im Bereich der zu kühlenden Oberfläche den Siedepunkt. Die dadurch entstehende Dampfschicht isoliert die zu kühlende Fläche vom Kühlmittel, worauf sie sich noch weiter erhitzt. Der Effekt wird auch Filmsieden genannt (Wassertropfen auf heißer Herdplatte). Ein Kühlungsabriss kann zur Zerstörung der flüssigkeitsgekühlten Komponente führen. Eine laminare Strömung begünstigt einen Kühlungsabriss. Die Gefahr eines Kühlungsabrisses lässt sich vermindern, wenn man ein Kühlsystem so auslegt, dass im Bereich des Wärmeeintrages eine turbolente Kühlmittelströmung herrscht. Der entstehende Dampf kann dann in Form kleiner Bläschen abgeführt werden. Der Phasenübergang von Wasser zu Dampf bindet sehr viel Energie, was diese Kühlungsart, Siedekühlung genannt, sehr effektiv macht. Legt man die Wasserkühlung so aus, dass die Dampfbläschen im abführenden Wasserstrom wieder kondensieren, spricht man von Siedekondensationskühlung. In der Literatur wird die maximale spezifische Belastbarkeit einer wassergekühlten Fläche mit 100 W/cm² angegeben. Mit Siedekühlung können bis zu 500 W/cm² erreicht werden.


Typische Leistungsdichten wassergekühlter Kupfer-Komponenten

Cavity 5 W/cm² (500-MHz, 5-Zeller)
Hohlleiter-Absorber 50 W/cm² (WR-1800 mit wassergekühltem Ferrit)
Klystron-Kollektor 200 W/cm² (Thales TH-2178, Siedekondensationskühlung)