Pinatubo eruption winter climate effects: Model versus observations

Large volcanic eruptions, in addition to the well-known effect of producing global cooling for a year or two, have been observed to produce shorter-term responses in the climate system involving non-linear dynamical processes. In this paper, we use the ECHAM2 general circulation model forced with stratospheric aerosols to test some of these ideas. Run in a perpetual-January mode, with tropical stratospheric heating from the volcanic aerosols typical of the 1982 El Chichon eruption or the 1991 Pinatubo eruption, we find a dynamical response with an increased polar night jet in the Northern Hemisphere (NH) and stronger zonal winds which extended down into the troposphere. The Azores High shifts northward with increased tropospheric westerlies at 60N and increased easterlies at 30N. Surface temperatures are higher both in northern Eurasia and North America, in agreement with observations for the NH winters or 1982-83 and 1991-92 as well as the winters following the other 10 largest volcanic eruptions since 1883

Neuartige Plattenwärmeübertrager - Teil B: Zum Einfluss von Bypass-Strömung auf Druckverlust und Wärmeübergang in Plattenwärmeübertragern

Im Rahmen von experimentellen Leistungstests an Plattenwärmeübertragern tritt u.a. die Frage nach dem Einfluss von Bypassströmungen im Mantelraum auf. Zweifellos werden sowohl Druckverlust als auch Wärmeübergang davon beeinflusst. In der vorliegenden Arbeit soll dieser Frage nachgegangen werden

Forschungsprojekt „Neuartige Plattenwärmeübertrager“ FKZ 1711203/BMBF-AiF

Plattenwärmeübertrager bieten gegenüber Rohrbündelapparaten technische Vorteile durch effektivere Wärmeübertragung und damit verbunden Kostenvorteile. In den letzten Jahrzehnten haben gedichtete Plattenwärmeübertrager erhebliche Marktanteile gewonnen. Bedingt durch ihre Bauart aus geprägten Wärmetauscherplatten und Abdichtungen mittels Elastomerdichtungen sind sie in ihren Anwendungsmöglichkeiten jedoch auf einen Temperaturbereich zwischen –10 °C bis 160 °C begrenzt. Durch die Entwicklung eines neuartigen Fertigungsverfahrens zum automatischen Verschweißen von Einzelplatten zu Plattenpaketen werden die Produkträume statt mit Dichtungen durch das Verschweißen der Platten gegeneinander abgedichtet. Dieser kompakte Apparat ohne jegliche Dichtungen kann bei niedrigeren und höheren Temperaturen und hohen Drücken eingesetzt werden. Damit eröffnen sich neue Einsatzmöglichkeiten in der Kälteindustrie, der chemischen Industrie, in der Prozesstechnologie – hierbei insbesondere im zweiphasigen Nassdampfbereich – und im Bereich der Nahrungsmittelproduktion

Neuartige Plattenwärmeübertrager - Teil D: Wirtschaftlichkeitsbewertung von Plattenapparaten anhand von Druckverlust und Wärmeübergang

Ausgehend von Druckverlust und Wärmeübergang im einphasig turbulent durchströmten, glatten Rohr wurde eine dimensionslose Gütezahl G als Verhältnis von Nusseltzahl und Widerstandsbeiwert eingeführt, die es ermöglicht die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Plattenapparate vergleichsweise abzuschätzen. Die beispielhafte Anwendung auf zwei Testapparaten mit unterschiedlicher Plattenprägung ergab eine besserer relative Wirtschaftlichkeit der weichen Platte vergleichsweise zur harten Platte im Bereich kleiner und mittlerer Re-Zahlen für einen weiten Bereich der Pr-Zahl, die aber mit zunehmender Re-Zahl abnimmt. Der Druckverlustunterschied zwischen Testapparaten und Referenzapparat sollte in weiterführenden Untersuchungen behandelt werden

The NANOGrav 15-year Data Set: Search for Anisotropy in the Gravitational-Wave Background

The North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) has reported evidence for the presence of an isotropic nanohertz gravitational wave background (GWB) in its 15 yr dataset. However, if the GWB is produced by a population of inspiraling supermassive black hole binary (SMBHB) systems, then the background is predicted to be anisotropic, depending on the distribution of these systems in the local Universe and the statistical properties of the SMBHB population. In this work, we search for anisotropy in the GWB using multiple methods and bases to describe the distribution of the GWB power on the sky. We do not find significant evidence of anisotropy, and place a Bayesian $95\%$ upper limit on the level of broadband anisotropy such that $(C_{l>0} / C_{l=0}) < 20\%$. We also derive conservative estimates on the anisotropy expected from a random distribution of SMBHB systems using astrophysical simulations conditioned on the isotropic GWB inferred in the 15-yr dataset, and show that this dataset has sufficient sensitivity to probe a large fraction of the predicted level of anisotropy. We end by highlighting the opportunities and challenges in searching for anisotropy in pulsar timing array data.Comment: 19 pages, 11 figures; submitted to Astrophysical Journal Letters as part of Focus on NANOGrav's 15-year Data Set and the Gravitational Wave Background. For questions or comments, please email [email protected]

The NANOGrav 15-year Data Set: Evidence for a Gravitational-Wave Background

We report multiple lines of evidence for a stochastic signal that is correlated among 67 pulsars from the 15-year pulsar-timing data set collected by the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves. The correlations follow the Hellings-Downs pattern expected for a stochastic gravitational-wave background. The presence of such a gravitational-wave background with a power-law-spectrum is favored over a model with only independent pulsar noises with a Bayes factor in excess of $10^{14}$, and this same model is favored over an uncorrelated common power-law-spectrum model with Bayes factors of 200-1000, depending on spectral modeling choices. We have built a statistical background distribution for these latter Bayes factors using a method that removes inter-pulsar correlations from our data set, finding $p = 10^{-3}$ (approx. $3\sigma$) for the observed Bayes factors in the null no-correlation scenario. A frequentist test statistic built directly as a weighted sum of inter-pulsar correlations yields $p = 5 \times 10^{-5} - 1.9 \times 10^{-4}$ (approx. $3.5 - 4\sigma$). Assuming a fiducial $f^{-2/3}$ characteristic-strain spectrum, as appropriate for an ensemble of binary supermassive black-hole inspirals, the strain amplitude is $2.4^{+0.7}_{-0.6} \times 10^{-15}$ (median + 90% credible interval) at a reference frequency of 1/(1 yr). The inferred gravitational-wave background amplitude and spectrum are consistent with astrophysical expectations for a signal from a population of supermassive black-hole binaries, although more exotic cosmological and astrophysical sources cannot be excluded. The observation of Hellings-Downs correlations points to the gravitational-wave origin of this signal.Comment: 30 pages, 18 figures. Published in Astrophysical Journal Letters as part of Focus on NANOGrav's 15-year Data Set and the Gravitational Wave Background. For questions or comments, please email [email protected]

Neuartige Plattenwärmeübertrager - Teil C: Literaturanalyse zur Verdampfung und Kondensation in Plattenapparaten

Ändert sich in einem Plattenwärmeübertrager der Aggregatzustand, sind die ablaufenden Prozesse des Wärmeüberganges komplexer als beim einphasigen Wärmeübergang. Im VDI-Wärmeatlas sind deshalb noch keine Berechnungsgleichungen für diese Arten der Wärmeübertragung in Plattenwärmeübertragern enthalten [1]. Es wird lediglich festgestellt, dass Hersteller von Plattenapparaten ihre diesbezüglichen Kenntnisse unpubliziert zurückhalten. Um die Tauglichkeit der in diesem Forschungsvorhaben zu untersuchenden Plattenapparate als Verdampfer und Kondensatoren festzustellen, sind deshalb experimentelle Untersuchungen notwendig. Das vorliegende Ergebnis einer Literaturrecherche soll dazu dienen, Erkenntnisse im Hinblick auf Gestaltung einer Versuchsanlage und Auswertung damit zu ermittelnder Messdaten zu gewinnen