Verbesserung des Wasserabscheidungswirkungsgrades im Kondensator für Flugzeugklimaanlagen durch die Nutzung ionenimplantierter Kondensatoroberflächen

Zur Optimierung des Wärmeübergangs und der damit verbundenen Wasserabscheidung aus strömender feuchter Luft in Klimatisierungssystemen wurde die Verringerung der Benetzbarkeit relevanter Aluminiumlegierungen durch Oberflächenmodifikation mittels Ionenimplantation erprobt. Ein Maß für eine deutliche Reduzierung der Benetzbarkeit ist die Einstellung von Tropfenkondensation unter Sattdampfbedingungen, was an der Legierung Al 6951 erstmals durch die Implantation von Stickstoffionen reproduzierbar gelang. Wärmetechnische Untersuchungen unter Sattdampfbedingungen zeigten, dass selbst beim Auftreten von Tropfenkondensation auf nur etwa 50 % einer Kondensatoroberfläche mehr als eine Verdopplung des Wärmeübergangskoeffizienten für die Kondensation möglich ist. Anschließend wurden Untersuchungen mit dem Arbeitsmedium feuchte Luft in einer Laborklimaanlage durchgeführt, in der einzelne in technischen Kondensatoren eingesetzte Finschichten unter realistischen Betriebsbedingungen hinsichtlich der Wasserabscheidung visuell und wärmetechnisch analysiert werden können. Vergleichende Versuche mit unbehandelten und durch Ionenimplantation modifizierten Fins unter identischen Randbedingungen zeigten keine Unterschiede in der auftretenden Kondensationsform. Am implantierten Fin wurden leicht verbesserte Wasserabscheidungswirkungsgrade ermittelt.