Um den Anforderungen an ein optimiertes Design einer kleinen Wasserstoffverflüssigungsanlage mit Kühlung durch eine Kältemaschine gerecht zu werden, wurde in dieser Arbeit ein Tieftemperatur-Kältemaschinensystem aufgebaut. Es wurde eine experimentelle Untersuchung der strömungsbedingten Kondensationswärmeübertragungseigenschaften von Wasserstoff in einem Spiralschlauch mit einem Innendurchmesser von 1,75 mm durchgeführt. Vor Beginn der Experimente wurde die Leistung der Kältemaschine getestet und durch Datenanpassung die Funktion zwischen Kälteleistung und Kühlerkopftemperatur ermittelt. Die Experimente wurden unter drei verschiedenen Sättigungsdrücken (495, 665, 850 kPa) und einer Massenstromdichte von 15 bis 40 kg/(m²·s) durchgeführt. Eine Sensitivitätsanalyse zeigte den Einfluss von Massenstrom, Sättigungsdruck und Temperaturdifferenz auf den Wärmeübertragungskoeffizienten. Die Ergebnisse zeigen: Im experimentellen Bereich steigt der Kondensationswärmeübertragungskoeffizient von Wasserstoff mit zunehmendem Massenstrom deutlich an, der Gesamtanstieg liegt zwischen 74 % und 133 %, wobei das Wachstum im niedrigen Massenstrombereich deutlicher ist; bei niedrigem Massenstrom sinkt der Kondensationswärmeübertragungskoeffizient um 47 %, wenn der Sättigungsdruck von 495 kPa auf 850 kPa erhöht wird, während der Druckeinfluss bei hohem Massenstrom deutlich abnimmt; außerdem liegt der Bereich des Kondensationswärmeübertragungskoeffizienten unter den experimentellen Bedingungen zwischen 594 und 1388 W/(m²·K).

Wasserstoff; strömungsbedingte Kondensation; Wärmeübertragungseigenschaften; Tieftemperatur-Kältemaschine