Was ist ein zweiphasiger Druckabfall – Definition

Die Berechnung und Vorhersage von zweiphasigen Druckverlusten (oder Kopfverlusten) einschließlich Reibungsverlusten und geringfügigen Kopfverlusten ist ein weitaus komplexeres Problem. Wärmetechnik

Zweiphasiger Druckabfall

Bei der praktischen Analyse von Rohrleitungssystemen ist der Druckverlust aufgrund von viskosen Effekten entlang der Länge des Systems sowie zusätzliche Druckverluste durch andere technologische Ausrüstungen wie Ventile, Bögen, Rohrleitungseingänge, Armaturen und T-Stücke von größter Bedeutung .

Im Gegensatz zu einphasigen Druckverlusten ist die Berechnung und Vorhersage zweiphasiger Druckverluste ein weitaus komplexeres Problem, und die führenden Methoden unterscheiden sich erheblich. Experimentelle Daten zeigen, dass der Reibungsdruckabfall in der Zweiphasenströmung (z. B. in einem Siedekanal) wesentlich höher ist als der für eine Einphasenströmung mit derselben Länge und Massenströmungsrate. Erklärungen hierfür sind eine scheinbar erhöhte Oberflächenrauheit aufgrund von Blasenbildung auf der erwärmten Oberfläche und erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten.

Druckabfall – Homogenes Strömungsmodell

Der einfachste Ansatz zur Vorhersage von Zweiphasenströmungen besteht darin, die gesamte Zweiphasenströmung so zu behandeln, als ob sie vollständig flüssig wäre , mit Ausnahme der Strömung mit der Geschwindigkeit des Zweiphasengemischs . Die zweiphasigen Druckverluste für Strömungen in Rohren und Kanälen sind die Summe von drei Beiträgen:

Der Gesamtdruckverlust des Zweiphasenstroms beträgt dann:

∆p gesamt = ∆p statisch + ∆p Mutter + ∆p Reibung

Der statische und der Impulsdruckabfall können ähnlich wie bei einphasiger Strömung und unter Verwendung der homogenen Gemischdichte berechnet werden :

Mischungsdichte - Definition

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:

zweiphasiger Druckabfall - Gleichung

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  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:
zweiphasiger Druckabfall - Gleichung2

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.

Zweiphasiger geringfügiger Verlust

In der Industrie enthält jedes Rohrsystem verschiedene technologische Elemente wie B- Enden, Armaturen, Ventile oder beheizte Kanäle . Diese zusätzlichen Komponenten tragen zum Gesamtkopfverlust des Systems bei. Solche Verluste werden im Allgemeinen als geringfügige Verluste bezeichnet , obwohl sie häufig einen großen Teil des Kopfverlusts ausmachen . Bei relativ kurzen Rohrsystemen mit einer relativ großen Anzahl von Biegungen und Formstücken können geringfügige Verluste größere Verluste leicht übersteigen (insbesondere bei einem teilweise geschlossenen Ventil, das einen größeren Druckverlust verursachen kann als ein langes Rohr, tatsächlich wenn ein Ventil geschlossen ist oder fast geschlossen, der kleine Verlust ist unendlich).

Einphasige geringfügige Verluste werden üblicherweise experimentell gemessen. Die Daten, insbesondere für Ventile, hängen in gewissem Maße von der Konstruktion des jeweiligen Herstellers ab. Der zweiphasige Druckverlust aufgrund lokaler Strömungshindernisse wird ähnlich wie die einphasigen Reibungsverluste behandelt – über den lokalen Verlustmultiplikator .

Weitere Informationen : ZWEIPHASIGER REIBUNGSDRUCKVERLUST IM HORIZONTALEN BUBBLY-DURCHFLUSS MIT 90-GRAD-BIEGE 

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.