Einphasiger oder mehrphasiger Flüssigkeitsstrom
Einphasiger Flüssigkeitsstrom
Die klassische Untersuchung der Fluiddynamik konzentriert sich auf die Strömung einer einzelnen homogenen Phase , z. B. Wasser, Luft, Dampf. Alle in diesem Abschnitt erörterten Fluidströmungsgleichungen und -beziehungen gelten für die Strömung einer einzelnen Phase von Fluid, unabhängig davon, ob es sich um Flüssigkeit oder Dampf handelt.
Wenn an bestimmten wichtigen Stellen in Fluidströmungssystemen die gleichzeitige Strömung von Flüssigkeit und Gas auftritt, muss das Problem als Zweiphasenströmung gelöst werden . Die relativ einfache Beziehungen verwendet für Einphasenströmung Analyse sind unzureichend für die Analyse von Zweiphasenströmung.
zweiphasenströmung
Per Definition ist der Mehrphasenfluss der interaktive Fluss von zwei oder mehr unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen, beispielsweise in einer Leitung. Jede Phase, die eine Volumenfraktion (oder Massenfraktion) fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe darstellt, hat ihre eigenen Eigenschaften, Geschwindigkeit und Temperatur .
Ein Mehrphasenfluss kann ein gleichzeitiger Fluss sein von:
- Materialien mit unterschiedlichen Zuständen oder Phasen (zB Wasser-Dampf-Gemisch).
- Materialien mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften, jedoch in demselben Zustand oder derselben Phase (z. B. Öltröpfchen in Wasser).
In industriellen Prozessen gibt es viele Kombinationen. Die häufigste ist jedoch die gleichzeitige Strömung von Dampf und flüssigem Wasser (wie sie in Dampferzeugernund Kondensatoren vorkommt ). In der Reaktortechnik wurden umfangreiche Untersuchungen zur Art der Zweiphasenströmung bei einem Unfall mit Kühlmittelverlust ( LOCA ) durchgeführt, der für die Reaktorsicherheit und für alle thermohydraulischen Analysen von Bedeutung ist ( DNBR-Analysen ).
Eigenschaften des mehrphasigen Flüssigkeitsflusses
Alle Mehrphasenströmungsprobleme weisen Merkmale auf, die sich charakteristisch von denen unterscheiden, die bei Einphasenproblemen auftreten.
- Bei Dampf und flüssigem Wasser unterscheidet sich die Dichte der beiden Phasen um den Faktor 1000 . Daher ist der Einfluss der Gravitationskörperkraft auf mehrphasige Strömungen von viel größerer Bedeutung als bei einphasigen Strömungen.
- Die Schallgeschwindigkeit ändert sich dramatisch für Materialien, die einer Phasenänderung unterliegen, und kann um Größenordnungen unterschiedlich sein. Dies beeinflusst einen Durchfluss durch eine Öffnung erheblich .
- Die relative Konzentration verschiedener Phasen ist normalerweise ein abhängiger Parameter von großer Bedeutung in Mehrphasenströmungen, während sie in Einphasenströmungen keine Bedeutung hat.
- Die Phasenänderung bedeutet, dass strömungsinduzierte Druckabfälle eine weitere Phasenänderung verursachen können (z. B. kann Wasser durch eine Öffnung verdampfen), wodurch das relative Volumen des gasförmigen, komprimierbaren Mediums erhöht und die Ausströmgeschwindigkeiten erhöht werden, im Gegensatz zu einer einphasigen inkompressiblen Strömung, bei der eine abnimmt Die Öffnung würde die Ausflussgeschwindigkeiten verringern.
- Die räumliche Verteilung der verschiedenen Phasen im Strömungskanal beeinflusst das Strömungsverhalten stark.
- Es gibt viele Arten von Instabilitäten im Mehrphasenfluss.
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