Verdampfende dünne Flüssigkeitsfilme, sogenannte Dünnfilme, sind von besonderer Bedeutung für Zweiphasen-Wärmeübertragungsprozesse, zum Beispiel für das Sieden. Bildet sich ein Dünnfilm zwischen Wand und wachsender, bzw. sich bewegender Dampfblase, so kann dessen Verdampfung den Wärmestrom stark erhöhen und signifikant zum Blasenwachstum beitragen. Ein Dünnfilm wird jedoch nicht immer beobachtet. Fehlt ein Dünnfilm, dann konzentriert sich der Wärmestrom vorwiegend nahe der Dreiphasen-Kontaktlinie - der Stelle, an der Feststoff, Flüssigkeit und Dampf aufeinandertreffen. Dieser Verdampfungsmodus ist daher als Kontaktlinienverdampfung bekannt.

Viele Aspekte der Dünnfilm- und Kontaktlinienverdampfung sind bisher nur unzureichend verstanden, was die Modellierung und Auslegung von Siedeanwendungen erschwert. Hierzu zählen besonders die genauen physikalischen Zusammenhänge, die für die Entstehung des Dünnfilms und die Beschreibung des lokalen Wärmestroms von Bedeutung sind. Bisherige Studien deuten auf eine komplexe Wechselwirkung zwischen den mikroskopischen Prozessen an der Kontaktlinie, den Fluid- und Wandeigenschaften, der Wandüberhitzung und der Entnetzungsgeschwindigkeit hin. Die genaue Untersuchung der einzelnen Einflussparameter direkt in einer Siedeanwendung ist jedoch nur begrenzt möglich, da sie im Siedeprozess gekoppelt sind. In dieser Arbeit werden die Einflussparameter daher mithilfe generischer Experimente entkoppelt und der Entstehungs- und Verdampfungsprozess des Dünnfilms so grundlegend untersucht.

Der entwickelte Versuchsaufbau basiert auf einer Probe, die vertikal aus einer stationären Flüssigkeit herausgezogen wird. Der Einsatz von Infrarot-Thermografie wird ermöglicht, um die lokale Temperatur an der Fest-/Flüssig-Grenzfläche während des Entnetzungsvorganges zu bestimmen. Der Versuchsaufbau wird vorgestellt und eine Infrarot-Kalibriermethode entwickelt, in der die Bewegung der Probe berücksichtigt wird. Die Ermittlung des lokalen Wärmestroms erfolgt mittels inverser numerischer Simulationen.

Die präsentierten experimentellen Ergebnisse zeigen, dass ein Dünnfilm erst oberhalb einer kritischen Entnetzungsgeschwindigkeit, die mit der Wandüberhitzung zunimmt, entsteht. Beide Größen sind dabei über die Verdampfung nahe der Kontaktlinie gekoppelt. Korrelationen für die Regimegrenze werden abgeleitet und mit analytischen Beschreibungen aus der Literatur verglichen, um den für den Regimewechsel verantwortlichen Mechanismus näher zu untersuchen. Der Wärmestrom nahe der Kontaktlinie und im Bereich des Dünnfilms wird im Detail analysiert. Der insgesamt übertragene Wärmestrom steigt drastisch an, sobald ein Dünnfilm entsteht. Es wird gezeigt, dass der lokale Wärmestrom im Bereich des Dünnfilms mit der thermischen Grenzschicht im Feststoff gekoppelt ist. Der lokale Wärmestrom wird analytisch beschrieben und ein Ausdruck für die Dünnfilmlänge abgeleitet. In beiden Fällen zeigt sich eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen.