Um den Anforderungen an eine optimierte Auslegung einer kleinen Wasserstoffverflüssigungsanlage mit Kühlung durch eine Kältemaschine gerecht zu werden, wurde in dieser Arbeit ein Kaltquellensystem für eine Niedertemperatur-Kältemaschine aufgebaut. Es wurde eine experimentelle Untersuchung der strömungsbedingten Kondensationswärmeübertragung von Wasserstoff in einer Spiralleitung mit einem Innen­durchmesser von 1,75 mm durchgeführt. Vor den Experimenten wurde die Leistung der Kältemaschine getestet und durch Datenanpassung eine Funktionsbeziehung zwischen Kälteleistung und Kältequellentemperatur ermittelt. Die Experimente wurden unter drei verschiedenen Sättigungsdruckbedingungen (495, 665, 850 kPa) und Massenstromraten von 15 bis 40 kg/(m·s) durchgeführt. Durch Sensitivitätsanalysen wurde der Einfluss von Massenstrom, Sättigungsdruck und Temperaturdifferenz auf den Wärmeübertragungskoeffizienten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass im experimentellen Bereich der Kondensationswärmeübertragungskoeffizient von Wasserstoff mit zunehmendem Massenstrom signifikant ansteigt, die Gesamtzunahme liegt zwischen 74 % und 133 %, wobei das Wachstum im niedrigen Massenstrombereich deutlicher ausfällt; bei niedrigem Massenstrom nimmt der Kondensationswärmeübertragungskoeffizient um 47 % ab, wenn der Sättigungsdruck von 495 kPa auf 850 kPa erhöht wird, während der Einfluss des Drucks bei hohen Massenströmen deutlich geringer ist; darüber hinaus liegt der Kondensationswärmeübertragungskoeffizient unter den experimentellen Bedingungen im Bereich von 594 bis 1 388 W/(m·K).

Wasserstoff;strömungsbedingte Kondensation;Wärmeübertragungseigenschaften;Niedertemperatur-Kältemaschine;experimentelle Untersuchung