Der Versuchsstand „DRESDEN-TUBE“ (Dust RESuspension and DEpositioN – TUBEgeometry) ist ein Hochtemperaturströmungskanal in geschlossener Bauweise (Kreislauf-Anordnung) mit dem Ziel der generischen Untersuchung von Transport-, Ablagerungs- und Remobilisierungsmechanismen mikroskopischer Partikel mit einem äquivalenten Durchmesser von 0,3 bis 20 µm, der in einem Temperaturbereich von 20 °C bis 950 °C betrieben werden kann. Für eine umfassende nichtinvasive Analyse besteht der Messbereich aus einem optisch transparenten Quarzglasrohr mit einem Innendurchmesser von 50 mm. Über eine gasdichte Schleuse ist die Messzelle für ergänzende invasive Messmethoden zur Gas-, Temperatur und Stoffanalyse zugänglich. Die Einstellung der gewünschten Reynolds-Zahl in der Gasströmung von laminar bis hoch turbulent erfolgt über einen geregelten Verdichter in Kombination mit einem regelbaren Bypass-System sowie durch die Variation der Gaszusammensetzung, bestehend aus Helium, Argon und/oder Stickstoff. Die maximale Strömungsgeschwindigkeit mit Helium beträgt 100 m/s. Zur Sicherung einer voll ausgebildeten ungestörten Strömung befindet sich zwischen Verdichter/Heizer und der Messzelle eine ca. 3,5 m lange, ungestörte Strömungsstrecke, die zur Kompensation von Wärmeverlusten in einer Ringofeneinheit geführt wird. Die maximale Temperaturtransiente im Bereich der Messzelle beträgt 15 K/min (Aufheizung) bzw. 25 K/min (Abkühlung). Um Fremdgaseinflüsse zu minimieren kann die Anlage vor der Gasbefüllung komplett auf ein Feinvakuum evakuiert werden.

Die über einen Aerosolgenerator zugegeben Partikel werden unmittelbar nach passieren der Messzelle durch einen Hochtemperaturfilter der Strömung wieder entzogen, so dass ein mehrmaliges passieren der Partikel durch den Messbereich ausgeschlossen ist. Die Messzelle besteht aus einem Probenhalter, der sich mittig im Strömungsrohr befindet und wahlweise gekühlt werden kann. Dadurch kann ein Temperaturgradient zwischen Probe und Gasströmung von maximal 930 K erzeugt werden. Die Proben werden auf dem Probenhalter platziert und sind so für die optischen Messsysteme zugänglich. Die Abbildung 1 zeigt das Prozessschaltbild der Gesamtanlage DRESDEN-TUBE. In der Abbildung 2 ist die Gesamtansicht der Anlage dargestellt und zusätzlich die Messzelle mit zwei aufgelegten Stahlproben.

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DRESEN-TUBE (Dust RESuspension and DEpositioN – TUBEgeometry) is a high temperature flow channel in closed design for transport, deposition and remobilisation investigations on of microscopic particles. These particles have an equivalent diameter between 0.3 and 20 µm and are dispersed into the heated flow channel with temperatures in a range of 20 °C to 950 °C. To analyse the particle behaviour noninvasively the sample area is built as a 3 meters long quartz glass pipe with an inner diameter of 50 mm. The velocity in the tube can be varied in a range between 0 – 100 m/s. Also the gas composition can be varied between helium, argon, air and nitrogen. The 3.5 m long quartz glass tube is heated to ensure an uninfluenced adiabatic flow into the sample area.

At the sample area the heated aerosol gas flow passes the sample holder which is water cooled. The temperature gradient between the aerosol flow and the sample holder with maximum 930 K induces a thermophoretic force on the particle in direction to the sample, shown in figure 2. The optical accessible sample area allows the detection of the flow field with a PIV-laser system. The temperature field is measured with an array  of seven thermocouples. The deposited particles on the sample can be measured with a laser raster microscope.