Was ist Druckabfall – Homogenes Strömungsmodell – Definition

Druckabfall – Homogenes Strömungsmodell

Der einfachste Ansatz zur Vorhersage von Zweiphasenströmungen besteht darin, die gesamte Zweiphasenströmung so zu behandeln, als ob sie alle flüssig wäre , außer dass sie mit der Geschwindigkeit des Zweiphasengemisches fließt . Die zweiphasigen Druckabfälle für Strömungen in Rohren und Kanälen sind die Summe von drei Beiträgen:

• der statische Druckabfall ∆p _statisch ( Höhenkopf )
• der Impulsdruckabfall ∆p _Mutter ( Flüssigkeitsbeschleunigung )
• der Reibungsdruckabfall ∆p _Reibung

Der Gesamtdruckabfall des Zweiphasenstroms beträgt dann:

∆p _total = ∆p _statisch + ∆p _Mutter + ∆p _Reibung

Die statischen und Impulsdruckabfälle können ähnlich wie bei einphasiger Strömung und unter Verwendung der homogenen Gemischdichte berechnet werden :

Der problematischste Begriff ist der Reibungsdruckabfall ∆p _Reibung , der auf dem einphasigen Druckabfall basiert, der mit dem Zweiphasenkorrekturfaktor multipliziert wird ( homogener Reibungsmultiplikator – Φ _lo ² ). Durch diesen Ansatz ist die Reibungskomponente des zweiphasigen Druckabfalls:

wobei (dP / dz) _{2f der}  Reibungsdruckgradient der Zweiphasenströmung ist und (dP / dz) _{1f der}  Reibungsdruckgradient ist, wenn die gesamte Strömung (der Gesamtmassenströmungsrate G) als Flüssigkeit in den Kanal fließt ( Standard-Einphasendruck) fallen lassen ). Der Term Φ _lo ²  ist der homogene Reibungsmultiplikator , der nach verschiedenen Methoden abgeleitet werden kann. Einer der möglichen Multiplikatoren ist gleich Φ _lo ²  = (1 + x _g (ρ _l / ρ _g – 1))  und daher:

Wie zu sehen ist, legt dieses einfache Modell nahe, dass die zweiphasigen Reibungsverluste auf jeden Fall höher sind als die einphasigen Reibungsverluste. Der homogene Reibungsvervielfacher steigt mit der Strömungsqualität schnell an .

Typische Fließqualitäten in Dampferzeugern und BWR-Kernen liegen in der Größenordnung von 10 bis 20%. Der entsprechende Zweiphasen-Reibungsverlust wäre dann 2- bis 4- mal so hoch wie in einem äquivalenten Einphasensystem.