Jens-Michael Löwe

Jens-Michael Löwe, M.Sc.

Verhalten von Wassertröpfchen im elektrischen Feld

+49 6151 16-20468
+49 6151 16-20434

Fraunhoferstr. 4
64283 Darmstadt

Raum: S3|21 406

Forschungsschwerpunkt

Verhalten von Wassertropfen unter Einwirkung hoher elektrischer Felder

Bachelor-/Masterarbeiten

Offen:

Untersuchung des Nukleationsverhaltens unterkühlter Wassertropfen in hohen elektrischen Feldern

Optimierung eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung von Ladung auf Regentropfen

In Bearbeitung:

Untersuchung des Einflusses von Ladung auf das Verhalten von Wassertropfen in elektrischen Feldern

Abgeschlossen:

Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung von Ladung auf Regentropfen

Entwicklung eines Versuchsstandes zur Untersuchung von Oberflächenladungen auf isolierenden Oberflächen

Konstruktion eines Aufbaus zur experimentellen Untersuchung des Nukleationsverhaltens unterkühlter Wassertropfen im elektrischen Feld (ADP)

Verifizierung,Validierung und Optimierung eines Versuchsaufbaus zum definierten Laden von Wassertropfen

Projektdarstellung

Wassertropfen auf Verbundisolatoroberfläche.
Wassertropfen auf Verbundisolatoroberfläche.

Die Verschmutzung von Isolatoren beeinflusst maßgeblich dessen Isoliereigenschaften und kann in Extremfällen zum Versagen des Isolators führen. Um die Verschmutzung von Isolatoroberflächen zu reduzieren, werden daher immer häufiger Porzellanisolatoren gegen Verbundisolatoren ersetzt. Ein großer Vorteil dieser Verbundisolatoren sind neben der flexiblen Herstellung vor allem die hydrophoben Oberflächeneigenschaften. Durch die hydrophoben Eigenschaften wird die Ausbildung eines geschlossenen Wasserfilms auf der Isolatoroberfläche verhindert und die Selbstreinigung des Materials begünstigt. Die Alterung des Isolatormaterials führt zu einer Veränderung der Materialeigenschaften und beeinflusst daher auch die hydrophoben Eigenschaften der Oberfläche.

Messaufbau zur Untersuchung von Tropfen in elektrischen Feldern.
Messaufbau zur Untersuchung von Tropfen in elektrischen Feldern.

Besonders die sich ausbildenden Wassertropfen auf der Oberfläche beeinflussen den Alterungsprozess, da diese einen starken Einfluss auf das elektrische Feld haben. Durch die aufsitzenden Wassertropfen entstehen im Bereich der Dreiphasengrenze zwischen Wasser, Luft und Isolator starke Feldüberhöhungen, welche Teilentladungen hervorrufen können, die zur Alterung der Isolatoroberfläche beitragen. Die Teilentladungen führen zu einer Schädigung der Oberfläche und können zum kompletten Hydrophobieverlust führen.

Daher soll im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Transregio 75 (SFB-TRR 75) „Tropfendynamische Prozesse unter extremen Umgebungsbedingungen“ die Eigenschaften von Wassertropfen unter Einwirkung hoher elektrischer Felder untersucht werden, um die Mechanismen und Einflussfaktoren besser zu verstehen und die Alterungsvorhersagen zu optimieren.

Ein weiterer wichtiger Forschungsschwerpunkt ist die Vereisung von Wassertropfen unter Einfluss hoher elektrischer Felder. Die Vereisung von Hochspannungsleitungen oder Isolatoren stellt ein großes Problem in kalten Regionen dar. Durch die Ansammlung von Eis auf den Hochspannungsleitungen kann es zur Schwingungsanregung der Leitungen oder zu ungleichmäßigen Belastungen kommen, welche zum Überschreiten der Belastungsgrenze von Hochspannungsmasten führen können. Die Vereisung von Isolatoren kann zum Ausfall des Isolators und somit zur Störung in der Energieversorgung führen. Somit beeinflusst die Vereisung von Hochspannungsleitungen sowie Isolatoren die Zuverlässigkeit der Energieversorgung.

Um die Mechanismen der Vereisung besonders unter Einfluss eines elektrischen Feldes besser zu verstehen, werden im Rahmen des SFB-TRR 75 verschiedene Versuche in Zusammenarbeit mit dem Institut für Strömungslehre und Aerodynamik durchgeführt.

Publikationen

Gruppiere nach: Datum | Typ des Eintrags | Keine Gruppierung
Springe zu: 2017 | 2016 | 2015
Anzahl der Einträge: 4.

2017

Löwe, Jens-Michael ; Secklehner, Maximilian ; Hinrichsen, Volker :
Investigation of surface charges on polymeric insulators and the influence of sessile water droplets.
In: INSUCON 2017, 13th International Electrical Insulation Conference 2017, 16.05.-18.05.2017, Birmingham, Großbritannien.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2017)

Löwe, Jens-Michael ; Hinrichsen, Volker ; Schremb, Markus ; Dorau, Tim ; Tropea, Cameron :
Experimental investigation of electro-freezing of supercooled droplets.
In: 9th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, 11.-15. Juni 2017, Foz do Iguacu, Brasilien. Foz do Iguacu, Brasilien
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2017)

2016

Löwe, Jens ; Kintea, Daniel ; Baumert, Arne ; Bansmer, Stephan ; Roisman, Ilia V. ; Tropea, Cameron :
Inception of ice accretion by ice crystal impact.
[Online-Edition: http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/745/3/032013]
In: Journal of Physics: Conference Series, 745 032013. ISSN 1742-6588
[Artikel], (2016)

2015

Löwe, Jens-Michael ; Roisman, Ilia V. :
Bubble formation under constant flow rate.
In: ICLASS 2015, 13th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, 23.-27. August 2015, Tainan, Taiwan. Tainan, Taiwan
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2015)

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