Data for: Experimental Investigation of Droplet Injections in the Vicinity of the Critical Point: A comparison of different model approaches

Die vorliegenden Experimente dienen einem besseren Verständnis von Zweiphasenverdampfung und dazugehörigen Phänomenen unter erhöhtem Druck und Temperaturen. Der zu Grunde liegende Messaufbau nutzt eine Druckkammer mit Einlässen für Gas- und Flüssigstoffe, um Tropfen in einer temperatur- und druckkontrollierten Gasphasenumgebung fallen zu lassen. Die Kammer wird dabei durchflossen betrieben, das bedeutet, dass immer ein Gasstrom existiert, der die Umgebungsatmosphäre erneuert. Dadurch wird eine Sättigung der Umgebung durch die verdampfenden Tropfen verhindert. Vier mit Quarzgläsern versehene optische Zugänge, jeweils 90° zueinander im Kreuz angeordnet, erlauben das Einstrahlen von Laserlicht und Aufnehmen mit Kameras. Der Tropfen selbst wird in ein zylindrisches Mischplenum fallen gelassen, in dem er entweder auf reine gasförmige Stoffe (wie z.B. Stickstoff) oder bereits vor gemischte Dampfphasen trifft. Der hierzu notwendige Druck wird mithilfe einer Hochdruckdosierpumpe bzw. einen Membranbalg aufgebaut. Die Flüssigkeit wird anschließend durch einen Ölbad temperierten Injektor, an dessen Ende sich eine Kapillare befindet an der der Tropfen sich bildet, gedrückt. Mit Hilfe einer elektrostatischen Ablösevorrichtung erfolgt eine kontrolliere Ablösung des Tropfens von der Kapillare. Hierfür werden in Epoxidharz gegossene Zündkerzen verwendet, die mit Hochspannung beaufschlagt werden und zusammen mit der Kapillare einen Dipol bilden. Je nach Art der Flüssigkeit, z.B. Polarität oder innerer elektrischer Leitfähigkeit, können verschieden hohe Kräfte auf den Tropfen aufgebracht werden. Dies führt zur kontrollierten und reproduzierbaren Ablösung des Tropfens. Eine neue Version der Druckzelle am ITLR Stuttgart ist im Aufbau. Diese Zelle wird Drücke bis 80 bar und Temperaturen bis 700 Kelvin aushalten, eine Verbesserung gegenüber den jetzt möglichen 60 bar und 570 Kelvin. Frontal belichtete Schattenaufnahmen (FLS), eine direkte Überlagerung eines diffus beleuchteten Bildes mit einer Schattenaufnahme, wurde an einem binären n-Pentan Stickstoffsystem durchgeführt. Ziel war hierbei die Detektion einer Tropfenoberfläche zusammen mit der zeitgleichen Visualisierung der Änderung des Dichtergradienten in der umgebenden Atmosphäre. Die Tropfenoberfläche wird mithilfe von Reflektionen und Lichtbrechungen auf bzw. an der Oberfläche detektiert, während der Änderungen des Dichtegradienten durch einen direkten Schattenaufbau im parallelen Licht erfolgt (SLA). Mehr Details zu dem