Capillary transport processes in porous materials - experiment and model

By Nicolas Fries

Das Ziel der hier vorgestellten Arbeit ist die Untersuchung von kapillardominierten Transportprozessen in por sen Materialien und kleinen, zylindrischen Rohren. Von Relevanz ist dies insbesondere f r die raumfahrtbezogene Anwendung von por sen Metallgeweben (h ufig Dutch Twilled Weaves) in sogenannten Propellant Management Devices (PMDs) f r Treibstofftanks. So gilt es, bei der Konstruktion von Raketentanks f r fl ssige Treibstoffe sicherzustellen, dass in einer Mikrogravitationsumgebung kein Gas in die Treibstoffleitungen gelangt. Diese Aufgabe bernehmen die PMDs h ufig dadurch, dass sie den Blasendurchbruchsdruck (bubble point) von por sen Strukturen nutzen. Der erste Teil der Arbeit besch ftigt sich mit einer grundlegenden Diskussion der theoretischen Modellierung kapillarer Str mungen. Zun chst wird eine Einf hrung in relevante Grundgleichungen, wie beispielsweise die integrale Bilanz des Impulses, gegeben. Die im n chsten Schritt vereinfachte Impulsbilanz stellt dann die Basis f r die weiteren mathematischen Betrachtungen dar, die im Folgenden um sogenannte Pore Structure Parameters erg nzt werden, um die kapillaren Str mungen in por sen Materialien umfassend beschreiben zu k nnen. Durch die Verwendung der Parameter statischer Radius (Beschreibung des Kapillardrucks), Permeabilit t (Beschreibung des viskosen Druckverlustes in der por sen Struktur) sowie Porosit t (Beschreibung des Verh ltnisses von Porenvolumen zu Gesamtvolumen) l sst sich eine Impulsbilanz f r por se Materialien aufstellen. Es zeigt sich, dass die Gleichungen f r por se Materialien bzw. f r zylindrische Rohre hnlich sind und somit eine Analogie zwischen kapillaren Transportprozessen in zylindrischen Rohren und por sen Strukturen existiert. Folglich lassen sich analytische L sungen, die urspr nglich nur f r Str mungen in Rohren entwickelt wurden, auch f r die Beschreibung von Transportprozessen in por sen Strukturen verwenden. Unter Anwendung des Buckingham Pi Theorems

• Format: Paperback
• Language: English
• ISBN: 3869555076
• ISBN13: 9783869555072
• Release Date: September 2010
• Publisher: Cuvillier
• Length: 190 Pages
• Weight: 0.51 lbs.
• Dimensions: 0.4" x 5.8" x 8.3"