Wie berechne ich Kapitza-Zahl Ka Fallfilme Wellenstabilität
Berechne Kapitza-Zahl Ka = sigma^3/(rho^3*g*nu^4) Wellenstabilität Fallfilme. Ka<<1 viskos glatt; Ka>>1 wellig turbulent. Pyotr Kapitza Russland 1894-1984 Nobel 1978 + 1948-1949. BASF + Linde + Bosch Thermotechnik + Bruker BioSpin Anwendungen.
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Kapitza-Zahl Ka dimensionsloses Verhältnis Wellenstabilität fallende Flüssigkeitsfilme: Ka = sigma^3/(rho^3*g*nu^4).
Yih-Benjamin Re_kritisch=5/6*cot(theta).
Regime: Ka<100 viskos glatt; 1e4-1e7 wellig Wasser Destillation; Ka>1e7 starke Wellen.
Nusselt 1916 h=(3*nu*q/(g*sin(theta)))^(1/3). Geschichte: Pyotr Leonidovich Kapitza (Kronstadt Russland 1894 - Moskau 1984) Cambridge Cavendish 1921-1934 Rutherford + Mond Laboratory Cambridge 1933-1934 + Institut Physikalische Probleme Moskau 1934-1984 Gründer + Nobelpreis Physik 1978 (Niedrigtemperaturphysik flüssiges Helium Suprafluidität 1937); 1948 paper Zh Eksp Teor Fiz 18:3 klassisch Wellenflussinstabilität + 1949 paper + Kapitza-Zahl Eponym + Kapitza-Dirac-Effekt 1933 + Kapitza-Pendel + Kapitza-Widerstand Phonon. Nusselt Deutschland 1916 Filmkondensation. Yih China-USA 1955. Benjamin UK 1957.
Deutschland Forschung: Fraunhofer 30000; DLR Köln 11000; MPI Göttingen 280; Helmholtz 45000; FZ Jülich 6800 IEK Brennstoffzellen Battery; KIT Karlsruhe 9300 ITS ITT IMVT + KALLA + KIT-TLK Tritium ITER; HZB Berlin 1100 + cryogenics; HZDR Dresden 1300; BAM Berlin 1700; DESY Hamburg 2700 + cryogenics LHe XFEL FAIR; GSI Darmstadt 1500 + cryogenics; BfS Salzgitter 700.
Deutschland Universitäten: RWTH Aachen 47000 WSA Kneer; TU München 48000 Polifke + MVM Briesen Lebensmittel; TU Berlin 35000; Stuttgart 27000 ITLR Weigand; TU Dresden 32000 Fröhlich + HZDR; FAU Erlangen 38000 LSTM Delgado + Wierschem Lebensmittel; Hannover 30000 Span + Mehrphasenprozesse; Bremen 23000 ZARM Avila Drop Tower; TU Hamburg 7800 Schlüter + Keil Mehrphasen; TU Darmstadt 26000 Dreizler reaktive Strömungen + Thermische Verfahrenstechnik; Bochum 42000 LEAT; Magdeburg 14000 Specht Verfahrenstechnik.
Deutschland Petrochemie Destillation: BASF Ludwigshafen 111000 + Verbund Destillation Kolonnen; Bayer Leverkusen 100000; Covestro 18000; Lanxess 13000; Evonik 33000; BP Europa Bochum 4500 + Raffinerie Gelsenkirchen Lingen Karlsruhe; Shell Hamburg 3500 + Raffinerie Rheinland; Total Berlin 1500 + Leuna Schwedt; Wacker Chemie 16000; Linde plc Pullach 80000 + Engineering + Lurgi Methanol Cu/ZnO; Air Liquide Deutschland 1500; Messer Group Bad Soden 11000.
Deutschland HLK Wärmetauscher: Daikin Deutschland Unterhaching 600; Mitsubishi Electric Deutschland Ratingen 400; Bosch Thermotechnik Wernau 35000 Buderus Junkers Worcester + Brennwertkessel; Vaillant Group Remscheid 17000 aroTHERM ecoTEC; Viessmann Allendorf 13000 Vitocal Vitodens; Stiebel Eltron Holzminden 4000; Wolf Mainburg 2000; Brötje 800; Weishaupt 3000; Trox Neukirchen-Vluyn 4000 + Lüftung; Wilo Dortmund 7800; Grundfos Wahlstedt 5000; Stulz Hamburg 1500 Datacenter Klimatechnik; Kelvion 4000 Plate-Frame Wärmetauscher world-leading; GEA Group Düsseldorf 18000 world-leading.
Deutschland CO2 capture amine: BASF Ludwigshafen 111000 + amine MEA; Linde Engineering 80000; thyssenkrupp Uhde 26000.
Deutschland Cryotechnik LN2 LH2 LHe: Linde plc Pullach 80000 + Industrial Gases + LH2 LN2 LHe + Linde Engineering + ITER ESS DESY XFEL FAIR; Air Liquide Deutschland 1500; Messer Group 11000; Siemens Energy Erlangen 91000 + Silyzer 300 PEM electrolyzer green hydrogen 24 MW; thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Dortmund 26000 + electrolyzer chlor-alkali; Sunfire Dresden 200 SOEC SOFC; SFC Energy Brunnthal 200 DMFC; Bruker BioSpin Ettlingen 8000 + NMR MRI cryogenic LHe world-leading; Cryomec Cryotech 100; Stirling Cryogenics 100; Vollwesen Deutschland 200.
Deutschland Wärmerohre Raumfahrt: Airbus Defence and Space Bremen + Friedrichshafen + Ottobrunn 11000 + ISS Columbus + Bartolomeo + Sentinel + Galileo + Solar Orbiter Wärmerohre Ammoniak Methanol; OHB SE Bremen 3500; MT Aerospace Augsburg 700; Tesat-Spacecom Backnang 1100; Jena-Optronik 300; DLR 11000.
Deutschland Beschichtung Dünnfilm: Heidelberger Druckmaschinen Heidelberg 11000 + Versafire RotaJET inkjet; Koenig Bauer Würzburg 5800; Manroland Offenbach 1500; HP Deutschland Böblingen 8000; Canon Deutschland Krefeld 1100; Epson Meerbusch 800; Xerox Düsseldorf 800; Konica Minolta Langenhagen 1500.
Deutschland Mehrphasenprozesse Forschung: RWTH WSA Kneer + LuFG Modigell; TUM Polifke + MVM Briesen Pulver Lebensmittel; Stuttgart ITLR Weigand; FAU LSTM Delgado + Wierschem Lebensmittel; TU Hamburg Schlüter + Keil Mehrphasen; TU Darmstadt Dreizler; Magdeburg Specht Verfahrenstechnik.
Kapitza-Formel
Definition: Ka = sigma^3/(rho^3*g*nu^4).
Geschichte
Kapitza Russland 1894-1984 + Nobelpreis 1978 + 1948-1949 Zh Eksp Teor Fiz + Cambridge Cavendish + Moskau Institut Physikalische Probleme + Kapitza-Dirac + Kapitza-Pendel + Kapitza-Widerstand Phonon. Nusselt 1916. Yih 1955 Univ Michigan. Benjamin UK 1957. Chang-Demekhin 2002 + Kalliadasis 2012 Springer 439 Seiten klassisch.
Deutschland Forschung: Fraunhofer 30000; DLR 11000; MPI Göttingen 280; Helmholtz 45000; FZ Jülich 6800; KIT 9300 ITS ITT IMVT KALLA KIT-TLK ITER; HZB 1100; HZDR Dresden 1300; BAM 1700; DESY Hamburg 2700 XFEL FAIR cryogenics; GSI Darmstadt 1500; BfS 700.
Deutschland Universitäten: RWTH 47000 WSA Kneer; TUM 48000 Polifke + MVM Briesen; TU Berlin 35000; Stuttgart 27000 ITLR Weigand; TU Dresden 32000 Fröhlich; FAU Erlangen 38000 LSTM Delgado + Wierschem; Hannover 30000; Bremen 23000 ZARM Avila; TU Hamburg 7800 Schlüter Keil; TU Darmstadt 26000 Dreizler; Bochum 42000 LEAT; Magdeburg 14000 Specht Verfahrenstechnik.
Deutschland Petrochemie: BASF Ludwigshafen 111000 Verbund Destillation Kolonnen; Bayer 100000; Covestro 18000; Lanxess 13000; Evonik 33000; BP Europa 4500; Shell Hamburg 3500; Total Berlin 1500; Wacker Chemie 16000; Linde plc Pullach 80000; Air Liquide Deutschland 1500; Messer 11000.
Deutschland HLK: Daikin Deutschland 600; Mitsubishi Ratingen 400; Bosch Thermotechnik Wernau 35000; Vaillant 17000; Viessmann 13000; Stiebel Eltron 4000; Wolf 2000; Brötje 800; Weishaupt 3000; Trox 4000; Wilo Dortmund 7800; Grundfos 5000; Stulz Hamburg 1500; Kelvion 4000 world-leading; GEA Group 18000 world-leading.
Deutschland CO2 capture: BASF 111000 amine MEA; Linde Engineering 80000; thyssenkrupp Uhde 26000.
Deutschland Cryotechnik: Linde plc 80000 ITER LHe DESY XFEL FAIR; Air Liquide Deutschland 1500; Messer 11000; Siemens Energy 91000 Silyzer 300; thyssenkrupp Uhde 26000; Sunfire Dresden 200 SOEC SOFC; Bruker BioSpin Ettlingen 8000 NMR MRI LHe world-leading; Cryomec 100; Stirling 100.
Deutschland Wärmerohre Raumfahrt: Airbus DS Bremen 11000 ISS Bartolomeo Sentinel Galileo Wärmerohre Ammoniak; OHB Bremen 3500; MT Aerospace 700; Tesat-Spacecom 1100; Jena-Optronik 300; DLR 11000.
Deutschland Beschichtung: Heidelberger Druckmaschinen 11000 Versafire RotaJET; Koenig Bauer 5800; Manroland 1500; HP Deutschland Böblingen 8000; Canon Krefeld 1100; Epson Meerbusch 800; Xerox 800; Konica Minolta Langenhagen 1500.
Tabelle Werte
- Ka = sigma^3/(rho^3*g*nu^4)
- Ka<100 viskos glatt
- 1e4-1e7 wellig
- Ka>1e7 starke Wellen
- Kapitza Russland 1894-1984 Nobelpreis 1978
- Kapitza 1948-1949
- Nusselt 1916
- Yih 1955
- Benjamin 1957
- Deutschland Fraunhofer 30000
- Deutschland MPI Göttingen 280: Bodenschatz
- Deutschland KIT 9300: KALLA KIT-TLK ITER
- Deutschland BASF Verbund 111000: Destillation
- Deutschland Linde plc 80000: H2 ITER LHe
- Deutschland Bosch Thermotechnik 35000: HLK
- Deutschland Vaillant 17000
- Deutschland Viessmann 13000
- Deutschland Kelvion 4000: Wärmetauscher world-leading
- Deutschland GEA Group 18000: world-leading
- Deutschland Bruker BioSpin Ettlingen 8000: NMR MRI LHe world-leading
- Deutschland Siemens Energy 91000: Silyzer PEM
- Deutschland thyssenkrupp Uhde 26000: chlor-alkali DSA worldwide leader
- Deutschland Airbus DS Bremen 11000: Wärmerohre
- Deutschland OHB Bremen 3500: Galileo
- Deutschland Heidelberger Druckmaschinen 11000: Inkjet
Numerische Beispiele
Beispiel 1 - Wasser. Ka=3.78e10 wellig. Deutschland: BASF Verbund Destillation + BP Europa Gelsenkirchen + Shell Rheinland.
Beispiel 2 - Ethanol Destillation. Ka=5.5e7. Deutschland: BASF + Bioethanol Brennereien Bayern.
Beispiel 3 - Motoröl. Ka=4.4e3. Deutschland: Fuchs Petrolub Mannheim 6500 + Klüber Lubrication 2400 + Liqui Moly.
Beispiel 4 - Glycerin Labor. Ka=1.27. Deutschland: TUM MVM Briesen + RWTH WSA Kneer + Stuttgart ITLR.
Beispiel 5 - LN2 Kryotechnik. Ka=8.7e10 starke Wellen. Deutschland: Linde plc Pullach 80000 ITER LHe + Bruker BioSpin LHe NMR weltweit + DESY XFEL + KIT KALLA.
Grenzen
- Newton Fluid.
- Inklination Yih-Benjamin.
- Tensid Marangoni.
- Mehrkomponenten Destillation.
- Wärmeübertragung.
- Reynolds-Film Übergang.
- Subkritische Instabilität.
- Wellendynamik.
- Wandeffekte.
- Kompressibilität Flooding.
Häufige Fehler
Kapitza vs Reynolds-Film.
Eigenschaften-Definitionen.
Yih-Benjamin kritisch.
Oberflächenspannung konstant.
Newton vs nicht-Newton.
Anwendungen
- Destillation Petrochemie Deutschland: BASF Ludwigshafen 111000 Verbund + Bayer + Covestro + BP Europa 4500 + Shell Hamburg 3500 + Total Berlin Leuna Schwedt + Linde plc Pullach 80000 + Wacker Chemie.
- HLK Wärmetauscher Deutschland: Bosch Thermotechnik 35000 + Vaillant 17000 + Viessmann 13000 + Stiebel Eltron + Wolf + Trox + Wilo + Grundfos + Stulz + Kelvion 4000 world-leading + GEA Group 18000 world-leading.
- CO2 capture amine Deutschland: BASF MEA + Linde Engineering + thyssenkrupp Uhde.
- Kryotechnik Deutschland: Linde plc Pullach 80000 ITER LHe DESY XFEL FAIR + Air Liquide Deutschland + Messer 11000 + Siemens Energy Silyzer 300 + thyssenkrupp Uhde + Sunfire Dresden + Bruker BioSpin Ettlingen 8000 NMR MRI LHe weltweit.
- Wärmerohre Raumfahrt Deutschland: Airbus DS Bremen 11000 ISS Bartolomeo Wärmerohre Ammoniak + OHB Bremen 3500 Galileo + MT Aerospace + Tesat-Spacecom + DLR 11000.
- Beschichtung Inkjet Deutschland: Heidelberger Druckmaschinen 11000 + Koenig Bauer + Manroland + HP Böblingen + Canon Krefeld + Epson Meerbusch + Xerox + Konica Minolta.
- Wirbelschicht Trocknung Deutschland: TUM MVM Briesen + KIT MVM Nirschl + Magdeburg Specht.
- Lebensmittel-Pulver Deutschland: Nestle Frankfurt + Müller Milch Aretsried + Tchibo + Hipp.
- Universitäten Mehrphasen: RWTH WSA Kneer + TUM MVM Briesen + Stuttgart ITLR Weigand + FAU LSTM Delgado Wierschem + TU Hamburg Schlüter Keil + Magdeburg Specht.
- Schmierstoffe Deutschland: Fuchs Petrolub Mannheim 6500 + Klüber 2400 + Liqui Moly Ulm 800.
Aktualisiert im Juli 2026
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