Verfahrenstechnik 5/2025

PERSPEKTIVEREALISTISCHEHOCHDRUCKBEDINGUNGENKomplexe Prozesse der Wärmeübertragungdetailliert untersuchen, auch unter extremenBedingungen, das ist mit der am 08. Mai 2025eröffneten Forschungsanlage COSMOS-H amKarlsruher Institut für Technologie (KIT)möglich. Strömungs- und Siedephänomenelassen sich hier unter realistischen Hochdruckbedingungenbis ins Detail zu erforschen.COSMOS-H – die Abkürzung steht für: Critical heat flux OnSmooth and MOdified Surfaces – High pressure – ist einethermohydraulische Versuchsanlage für Wasser-Dampf-Experimente unter hohen Druckbedingungen bis zu160 bar. Mit der installierten thermischen Leistung von 1,8 Megawattund Temperaturen von bis zu 360 Grad Celsius bietet sieumfangreiche Möglichkeiten. „Mit COSMOS-H können wirerstmals Wärmeübertragung und transiente Siedephänomeneunter realistischen Bedingungen wie in einem echten Kraftwerkuntersuchen“, sagte Professor Daniel Banuti, Leiter des Institutsfür Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT.„Das ist von großer Bedeutung, um sichere und effiziente Energiesystemezu entwickeln.“ Die gewonnenen Erkenntnisse könntenzukünftig dazu beitragen, Industrieanlagen und Kraftwerkesicherer und effizienter zu gestalten, darunter Kernreaktoren,aber auch konzentrierende Solarkraftwerke. „Wir sind überzeugt,dass die Forschungsergebnisse einen wichtigen Beitrag zurEnergiewende leisten werden“, so Banuti.EINZIGARTIGE HOCHDRUCKEXPERIMENTEBei der Arbeit mit COSMOS-H lassen sich alle experimentellenRandbedingungen wie Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeitund Heizleistung präzise regeln. So können dieForschenden im Experiment exakt die gleichen Bedingungenherstellen, die in einem realen thermischen Kraftwerk auftreten.Während des Betriebs können die Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler die Anlage mit über hundert hochauflösendenSensoren kontrollieren und beobachten.Der Teil der Anlage, in dem die eigentlichen Versuche stattfinden,besteht aus einer modularen Druckhülle, im Inneren sindneben den Hochleistungsheizern und Thermoelementen auchDrucksensoren und Strömungsmesstechnik verbaut. „DieVersuchsanordnung sowie die Messgeräte können wir flexibel andie spezifischen Anforderungen des jeweiligen Experimentsanpassen“, erklärt Dr. Stephan Gabriel vom ITES, der den Aufbauder Anlage seit 2014 leitete. Durch den Einsatz von eigens fürdiesen Zweck entwickelten Hochdruck-Schaugläsern konntendie Forschenden dabei auch moderne optische Messmethodenin Verbindung mit Bildauswertungsmethoden anwenden.„Mithilfe eines Robotersystems werden Hochgeschwindigkeitskamerasim Verlauf des Experiments präzise bewegt undpositioniert. Dadurch können wir die aufwendige Messtechnik ineinem Experiment gleichzeitig an mehreren Messstelleneinsetzen“, so Gabriel.Bild: Amadeus Bramsiepe, KITwww.kit.edu6 VERFAHRENSTECHNIK 2025/05 www.verfahrenstechnik.de