{"id":42396,"date":"2019-10-04T14:24:15","date_gmt":"2019-10-04T13:24:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-flieskochen-erzwungenes-konvektionskochen-definition\/"},"modified":"2021-06-15T11:40:23","modified_gmt":"2021-06-15T10:40:23","slug":"was-ist-fliessieden-erzwungenes-konvektionssieden-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-fliessieden-erzwungenes-konvektionssieden-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Flie\u00dfsieden &#8211; Erzwungenes Konvektionssieden &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">Beim Flie\u00dfsieden (oder erzwungenen Konvektionssieden) wird der Fl\u00fcssigkeitsstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Flie\u00dfsieden &#8211; Erzwungenes Konvektionssieden<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Boiling-Modes.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20784 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Boiling-Modes-117x300.png\" alt=\"Flow Boiling - Siedemodi\" width=\"117\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Boiling-Modes-117x300.png\" \/><\/a>Beim\u00a0<strong>Flie\u00dfsieden<\/strong>\u00a0(oder erzwungenen Konvektionssieden) wird der Fluidstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt.\u00a0Daher wird das\u00a0<strong>Flie\u00dfsieden<\/strong>\u00a0immer von anderen Konvektionseffekten begleitet.\u00a0Die Bedingungen h\u00e4ngen stark von der Geometrie ab. Dies kann eine externe Str\u00f6mung \u00fcber beheizte Platten und Zylinder oder eine interne (Kanal-) Str\u00f6mung sein.\u00a0In Kernreaktoren werden die meisten Siedesysteme nur durch\u00a0<strong>erzwungene konvektion gekocht<\/strong>\u00a0.\u00a0Das Flie\u00dfsieden wird in Abh\u00e4ngigkeit davon, ob das Fluid gezwungen wird, \u00fcber eine beheizte Oberfl\u00e4che oder innerhalb eines beheizten Kanals zu flie\u00dfen, entweder als externes oder internes Flie\u00dfsieden klassifiziert.<\/p>\n<p>Das sieden mit innerer Str\u00f6mung ist von Natur aus viel komplizierter als das sieden mit \u00e4u\u00dferer Str\u00f6mung, da keine freie Oberfl\u00e4che f\u00fcr das Entweichen des Dampfes vorhanden ist und daher sowohl die Fl\u00fcssigkeit als auch der Dampf gezwungen werden, zusammen zu flie\u00dfen.\u00a0Die\u00a0<a title=\"zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-ein-zweiphasiger-flussigkeitsstrom-definition\/\"><strong>Zweiphasenstr\u00f6mung<\/strong><\/a>\u00a0in einem Rohr zeigt unterschiedliche Str\u00f6mungssiedebedingungen, abh\u00e4ngig von den relativen Mengen der Fl\u00fcssigkeits- und der Dampfphase.\u00a0Daher wird internes erzwungenes Konvektionssieden \u00fcblicherweise als\u00a0<strong>Zweiphasenstr\u00f6mung bezeichnet<\/strong>.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p>Alle Zweiphasenstr\u00f6mungsprobleme weisen Merkmale auf, die sich charakteristisch von denen unterscheiden, die bei Einphasenproblemen auftreten.<\/p>\n<ul>\n<li>Bei Dampf und fl\u00fcssigem Wasser unterscheidet sich die\u00a0<strong>Dichte<\/strong>\u00a0der beiden Phasen\u00a0<strong>um den Faktor 1000<\/strong>\u00a0.\u00a0Daher ist der Einfluss der Gravitationsk\u00f6rperkraft auf mehrphasige Str\u00f6mungen von viel gr\u00f6\u00dferer Bedeutung als bei einphasigen Str\u00f6mungen.<\/li>\n<li>Die\u00a0<strong>Schallgeschwindigkeit<\/strong>\u00a0\u00e4ndert sich dramatisch f\u00fcr Materialien, die einer Phasen\u00e4nderung unterliegen, und kann um Gr\u00f6\u00dfenordnungen unterschiedlich sein.\u00a0Dies beeinflusst einen\u00a0<strong>Durchfluss durch eine \u00d6ffnung<\/strong>\u00a0erheblich\u00a0.<\/li>\n<li>Die relative\u00a0<strong>Konzentration<\/strong>\u00a0verschiedener Phasen ist normalerweise ein abh\u00e4ngiger Parameter von gro\u00dfer Bedeutung in Mehrphasenstr\u00f6mungen, w\u00e4hrend sie in Einphasenstr\u00f6mungen keine Bedeutung hat.<\/li>\n<li>Die Phasen\u00e4nderung bedeutet, dass str\u00f6mungsinduzierte Druckabf\u00e4lle eine weitere Phasen\u00e4nderung verursachen k\u00f6nnen (z. B. kann Wasser durch eine \u00d6ffnung verdampfen), wodurch das relative Volumen des gasf\u00f6rmigen, komprimierbaren Mediums erh\u00f6ht und die Ausstr\u00f6mgeschwindigkeiten erh\u00f6ht werden, im Gegensatz zu einphasigen inkompressiblen Str\u00f6mungen, bei denen eine abnimmt Die \u00d6ffnung w\u00fcrde die Ausflussgeschwindigkeiten verringern.<\/li>\n<li>Die r\u00e4umliche Verteilung der verschiedenen Phasen im Str\u00f6mungskanal beeinflusst das Str\u00f6mungsverhalten stark.<\/li>\n<li>Es gibt viele Arten von Instabilit\u00e4ten im Mehrphasenfluss.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Flow Boiling &#8211; Vertikaler Kanal<\/h2>\n<p>In diesem Kapitel untersuchen wir das\u00a0<strong>Flie\u00dfsieden<\/strong>\u00a0in einem vertikalen Kanal eines\u00a0<a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\"><strong>Siedewasserreaktors<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Das Sieden und die W\u00e4rmestromkurve \u00e4hneln denen beim sieden im Pool.\u00a0Der Prozess findet auch in modernen Hochdruck-Zwangsumlaufkesseln statt.<\/p>\n<p>In SWR gibt es ein Ph\u00e4nomen, das f\u00fcr die\u00a0<strong>Reaktorsicherheit<\/strong>\u00a0von\u00a0<strong>h\u00f6chster Bedeutung ist<\/strong>\u00a0.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen ist als\u00a0<strong>&#8220;Austrocknung&#8221; bekannt<\/strong>\u00a0und steht in direktem Zusammenhang mit\u00a0<strong>\u00c4nderungen des Str\u00f6mungsmusters<\/strong>\u00a0w\u00e4hrend der Verdampfung.\u00a0Normalerweise wird die Kraftstoffoberfl\u00e4che durch siedendes K\u00fchlmittel effektiv gek\u00fchlt.\u00a0Wenn der W\u00e4rmefluss jedoch einen\u00a0<strong>kritischen Wert<\/strong>\u00a0\u00fcberschreitet\u00a0(\u00a0<strong>CHF &#8211; kritischer W\u00e4rmefluss<\/strong>\u00a0), kann das\u00a0<strong>Flussmuster<\/strong>\u00a0die\u00a0<strong>Austrocknungsbedingungen<\/strong>\u00a0erreichen\u00a0(d\u00fcnner Fl\u00fcssigkeitsfilm verschwindet).\u00a0Die W\u00e4rme\u00fcbertragung von der Kraftstoffoberfl\u00e4che in das K\u00fchlmittel wird durch eine\u00a0<strong>drastisch erh\u00f6hte Kraftstoffoberfl\u00e4chentemperatur<\/strong>\u00a0verschlechtert.\u00a0In der hochwertigen Region tritt die Krise bei einem geringeren W\u00e4rmefluss auf.\u00a0Da die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit im Dampfkern hoch ist, ist die W\u00e4rme\u00fcbertragung nach CHF viel besser als bei einem kritischen Fluss geringer Qualit\u00e4t (dh bei PWRs sind die Temperaturerh\u00f6hungen h\u00f6her und schneller).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20773 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout-257x300.png\" alt=\"Flie\u00dfsieden - Austrocknen\" width=\"257\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout-257x300.png\" \/><\/a>Typische\u00a0<strong>Str\u00f6mungssiedemodi<\/strong>\u00a0in einem\u00a0<strong>vertikalen Kanal<\/strong>\u00a0sind in der Figur dargestellt.\u00a0Diese Abbildung zeigt die typische Reihenfolge der Str\u00f6mungsregime, die vom Einlass zum Auslass eines\u00a0<strong>beheizten Kanals auftreten<\/strong>\u00a0.\u00a0Am Einlass tritt die\u00a0<strong>Fl\u00fcssigkeit unterk\u00fchlt ein<\/strong>\u00a0(bei einer niedrigeren Temperatur als der S\u00e4ttigung).\u00a0In diesem Bereich ist die Str\u00f6mung einphasig.\u00a0Wenn sich die Fl\u00fcssigkeit erw\u00e4rmt, steigt die Wandtemperatur entsprechend an.\u00a0Wenn die\u00a0<strong>Wandtemperatur die S\u00e4ttigungstemperatur \u00fcberschreitet<\/strong>\u00a0(z. B. 285 \u00b0 C bei 6,8 MPa),\u00a0<strong>beginnt das unterk\u00fchlte sieden der Keime<\/strong>\u00a0.\u00a0Blasen bilden Keime in der \u00fcberhitzten thermischen\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-grenzschicht-definition\/\">Grenzschicht<\/a>\u00a0an der erhitzten Wand, neigen jedoch dazu,\u00a0<strong>in der unterk\u00fchlten Masse<\/strong>\u00a0zu\u00a0<strong>kondensieren<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Ein weiterer Anstieg der Fl\u00fcssigkeitstemperatur f\u00fchrt dazu, dass die fl\u00fcssige Masse ihre\u00a0<strong>S\u00e4ttigungstemperatur erreicht<\/strong>\u00a0und der konvektive Siedevorgang durch den\u00a0<a title=\"Bubbly Flow - Zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/bubbly-flow-two-phase-flow\/\"><strong>Blasenstrom<\/strong><\/a>\u00a0in den\u00a0<a title=\"Plug Flow - Slug Flow\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/plug-flow-slug-flow\/\"><strong>Schwallstrom<\/strong><\/a>\u00a0\u00fcbergeht\u00a0.\u00a0Ein zunehmender\u00a0<a title=\"Hohlraumfraktion - Zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/void-fraction-two-phase-flow\/\">Hohlraumanteil<\/a>\u00a0f\u00fchrt dazu, dass die Struktur der Str\u00f6mung instabil wird.\u00a0Der Siedevorgang geht durch den\u00a0<strong>Butzen- und\u00a0<a title=\"Churn Flow - Schaumfluss\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/churn-flow-froth-flow\/\">Abwanderungsstrom<\/a><\/strong>\u00a0in das\u00a0<a title=\"Ringstr\u00f6mung - Zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/annular-flow-two-phase-flow\/\"><strong>Ringstr\u00f6mungsregime<\/strong><\/a>\u00a0mit seinem charakteristischen Ringfilm der Fl\u00fcssigkeit \u00fcber.\u00a0Bei bestimmten Kombinationen der Str\u00f6mungsgeschwindigkeit durch einen Kanal, Druck, Str\u00f6mungsqualit\u00e4t und lineare W\u00e4rmerate, die Wand\u00a0<strong>kann Fl\u00fcssigkeitsfilm ersch\u00f6pfen<\/strong>\u00a0und die Wand wird\u00a0<strong>ausgetrocknet<\/strong>.\u00a0Am Austrocknungspunkt steigt die Wandtemperatur deutlich an, um den angelegten W\u00e4rmefluss abzuleiten.\u00a0Die Str\u00f6mung nach dem Austrocknen (\u00a0<a title=\"Nebelfluss\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/mist-flow\/\">Nebel- oder Tropfenstr\u00f6mung<\/a>\u00a0) in dem beheizten Kanal ist unerw\u00fcnscht, da das Vorhandensein eines solchen Str\u00f6mungsregimes mit signifikant h\u00f6heren Wandtemperaturen und starken Schwankungen der Wandtemperaturen einhergeht.\u00a0Korrelationen, die zur Bestimmung der W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten im Zweiphasenstrom verwendet werden, werden nachstehend beschrieben.<\/p>\n<p>Besondere Referenz: Tong, LS, Weisman, Joel.\u00a0Thermische Analyse von Druckwasserreaktoren.\u00a0Amer Nuclear Society, 3. Auflage, 5\/1996.\u00a0ISBN-13: 978-0894480386.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Einphasige erzwungene Konvektion &#8211; W\u00e4rme\u00fcbertragungskorrelation<\/h2>\n<p>F\u00fcr eine vollst\u00e4ndig entwickelte (hydrodynamisch und thermisch)\u00a0\u00a0<a title=\"Turbulente Str\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-turbulente-stromung-definition\/\">turbulente Str\u00f6mung<\/a>\u00a0\u00a0in einem glatten kreisf\u00f6rmigen Rohr kann die lokale\u00a0\u00a0<a title=\"Was ist Nusselt Nummer?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-nusselt-number\/\">Nusselt-Zahl<\/a>\u00a0\u00a0aus der bekannten\u00a0\u00a0<a title=\"Dittus-Boelter-Gleichung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/convection-convective-heat-transfer\/dittus-boelter-equation\/\"><strong>Dittus-Boelter-Gleichung erhalten werden<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Die\u00a0\u00a0<strong>Dittus ?? Boelter-Gleichung<\/strong>\u00a0\u00a0ist leicht zu l\u00f6sen, jedoch weniger genau, wenn ein gro\u00dfer Temperaturunterschied zwischen den\u00a0\u00a0<a title=\"Fl\u00fcssigkeitsdynamik\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/\">Fl\u00fcssigkeiten besteht,<\/a>\u00a0\u00a0und f\u00fcr raue Rohre (viele kommerzielle Anwendungen) weniger genau, da sie auf glatte Rohre zugeschnitten ist.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png?5a260f\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20409 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png?5a260f\" alt=\"Dittus-Boelter-Gleichung - Formel\" width=\"556\" height=\"278\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png?5a260f\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die\u00a0\u00a0<strong>Dittus-Boelter-Korrelation<\/strong>\u00a0\u00a0kann f\u00fcr kleine bis m\u00e4\u00dfige Temperaturunterschiede T\u00a0<sub>wall<\/sub>\u00a0\u00a0&#8211; T\u00a0<sub>avg verwendet werden<\/sub>\u00a0, wobei alle Eigenschaften bei einer gemittelten Temperatur T\u00a0<sub>avg<\/sub>\u00a0bewertet werden\u00a0.<\/p>\n<p>Bei Str\u00f6mungen, die durch gro\u00dfe Eigenschaftsschwankungen gekennzeichnet sind, m\u00fcssen beispielsweise die Korrekturen (z. B. ein Viskosit\u00e4tskorrekturfaktor\u00a0\u00a0<strong>\u03bc \/ \u03bc\u00a0<\/strong><strong><sub>Wand<\/sub><\/strong>\u00a0) ber\u00fccksichtigt werden, wie von\u00a0<a title=\"Sieder-Tate-Gleichung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/convection-convective-heat-transfer\/sieder-tate-equation\/\">Sieder und Tate<\/a>\u00a0empfohlen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Korrelationen des Siedens von Keimen &#8211; Flie\u00dfsieden<\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>McAdams-Korrelation<\/h2>\n<p>Bei voll entwickeltem Keimen mit ges\u00e4ttigtem K\u00fchlmittel wird die Wandtemperatur durch lokalen W\u00e4rmefluss und Druck bestimmt und ist nur geringf\u00fcgig von der\u00a0<a title=\"Reynolds Nummer\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/reynolds-number\/\">Reynolds-Zahl<\/a>\u00a0abh\u00e4ngig\u00a0.\u00a0F\u00fcr unterk\u00fchltes Wasser bei absoluten Dr\u00fccken zwischen 0,1 und 0,6 MPa\u00a0ergibt die\u00a0<strong>McAdams-Korrelation<\/strong>\u00a0:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-McAdams-Correlation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20789 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-McAdams-Correlation.png\" alt=\"Kernsieden - McAdams-Korrelation\" width=\"453\" height=\"86\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-McAdams-Correlation.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Thom-Korrelation<\/h2>\n<p>Die\u00a0<strong>Thom-Korrelation<\/strong>\u00a0gilt f\u00fcr das Flie\u00dfsieden (unterk\u00fchlt oder ges\u00e4ttigt bei Dr\u00fccken bis zu etwa 20 MPa) unter Bedingungen, bei denen der Beitrag zum sieden der Keime gegen\u00fcber der erzwungenen Konvektion \u00fcberwiegt.\u00a0Diese Korrelation ist n\u00fctzlich f\u00fcr eine grobe Sch\u00e4tzung der erwarteten Temperaturdifferenz angesichts des W\u00e4rmeflusses:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-Thom-Correlation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20790 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-Thom-Correlation.png\" alt=\"Blasensieden - Thom-Korrelation\" width=\"377\" height=\"147\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nucleate-boiling-Thom-Correlation.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Chens Korrelation<\/h2>\n<p>1963 schlug\u00a0<strong>Chen<\/strong>\u00a0die erste Str\u00f6mungssiedekorrelation f\u00fcr die Verdampfung in vertikalen Rohren vor, um eine weit verbreitete Verwendung zu erreichen.\u00a0<strong>Chens Korrelation<\/strong>\u00a0umfasst sowohl die\u00a0<a title=\"Konvektiver W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-der-konvektive-warmeubergangskoeffizient-definition\/\">W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/a>\u00a0aufgrund des\u00a0<strong>Siedens<\/strong>\u00a0von\u00a0<strong>Keimen<\/strong>\u00a0als auch\u00a0<strong>erzwungene Konvektionsmechanismen<\/strong>.\u00a0Es ist zu beachten, dass bei h\u00f6heren Dampfanteilen der W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient stark mit der Durchflussrate variiert.\u00a0Die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit in einem Kern kann sehr hoch sein und sehr hohe Turbulenzen verursachen.\u00a0Dieser W\u00e4rme\u00fcbertragungsmechanismus wurde als &#8220;erzwungene Konvektionsverdampfung&#8221; bezeichnet.\u00a0Es wurden keine geeigneten Kriterien festgelegt, um den \u00dcbergang vom sieden der Keime zur erzwungenen Konvektionsverdampfung zu bestimmen.\u00a0Eine einzige Korrelation, die sowohl f\u00fcr das sieden von Keimen als auch f\u00fcr die erzwungene Konvektionsverdampfung gilt, wurde von Chen f\u00fcr ges\u00e4ttigte Siedebedingungen entwickelt und um das unterk\u00fchlte sieden durch andere erweitert.\u00a0Chen schlug eine Korrelation vor, bei der der W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient die\u00a0<strong>Summe<\/strong>\u00a0einer\u00a0<strong>erzwungenen Konvektionskomponente<\/strong>\u00a0und eines\u00a0<strong>Siedens der Keime ist<\/strong>Komponente.\u00a0Es muss angemerkt werden, dass die Korrelation des Siedepunktsiedens von Forster und Zuber (1955) verwendet wird, um den W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten des Siedens\u00a0von Nukleaten zu berechnen\u00a0, h\u00a0<sub>FZ<\/sub>\u00a0und die Korrelation der turbulenten Str\u00f6mung von Dittus-Boelter (1930), um die Fl\u00fcssigphase zu berechnen konvektiver W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient, h\u00a0<sub>l<\/sub>\u00a0.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Chens-Correlation-Forster-Zuber-and-Dittus-Boelter.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20774 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Chens-Correlation-Forster-Zuber-and-Dittus-Boelter.png\" alt=\"Chens-Korrelation - Forster-Zuber\" width=\"720\" height=\"669\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Chens-Correlation-Forster-Zuber-and-Dittus-Boelter.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Der Keimunterdr\u00fcckungsunterdr\u00fcckungsfaktor S ist das Verh\u00e4ltnis der effektiven \u00dcberhitzung zur Wand\u00fcberhitzung.\u00a0Dies f\u00fchrt zu einer verringerten W\u00e4rme\u00fcbertragung beim sieden, da die effektive \u00dcberhitzung \u00fcber die Grenzschicht geringer ist als die \u00dcberhitzung basierend auf der Wandtemperatur.\u00a0Der Zweiphasenmultiplikator F ist eine Funktion des Martinelli-Parameters \u03c7\u00a0<sub>tt<\/sub>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Siedekrise &#8211; kritischer W\u00e4rmestrom<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dryout-DNB-min.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-14862 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dryout-DNB-min-225x300.png\" alt=\"Dryout vs. DNB\" width=\"225\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dryout-DNB-min-225x300.png\" \/><\/a>Wie bereits geschrieben, sind in\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-reactor\/\">Kernreaktoren<\/a>\u00a0Einschr\u00e4nkungen des\u00a0<strong>lokalen W\u00e4rmeflusses<\/strong>\u00a0f\u00fcr die Reaktorsicherheit von h\u00f6chster Bedeutung.\u00a0Bei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">Druckwasserreaktoren<\/a>\u00a0und auch bei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\">Siedewasserreaktoren<\/a>\u00a0gibt es thermohydraulische Ph\u00e4nomene, die zu einer pl\u00f6tzlichen Abnahme der\u00a0<strong>Effizienz der W\u00e4rme\u00fcbertragung f\u00fchren<\/strong>\u00a0(genauer gesagt des\u00a0<strong>W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/strong>\u00a0).\u00a0Diese Ph\u00e4nomene treten bei einem bestimmten Wert des W\u00e4rmeflusses auf, der als \u201e\u00a0<strong>kritischer W\u00e4rmefluss<\/strong>\u00a0\u201c bezeichnet wird.\u00a0Die Ph\u00e4nomene, die die Verschlechterung der W\u00e4rme\u00fcbertragung verursachen, sind f\u00fcr PWRs und f\u00fcr BWRs unterschiedlich.<\/p>\n<p>Bei beiden Reaktortypen ist das Problem mehr oder weniger mit der Abweichung vom Sieden der Keime verbunden.\u00a0Der W\u00e4rmefluss beim sieden der Keime kann nicht unbegrenzt erh\u00f6ht werden.\u00a0Bei einem bestimmten Wert, den wir als \u201e\u00a0<strong>kritischen W\u00e4rmefluss<\/strong>\u00a0\u201c (\u00a0<strong>CHF<\/strong>\u00a0) bezeichnen, kann der erzeugte Dampf eine Isolierschicht \u00fcber der Oberfl\u00e4che bilden, was wiederum den W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten verschlechtert.\u00a0Unmittelbar nach Erreichen des kritischen W\u00e4rmeflusses wird das sieden instabil und es tritt ein Filmsieden auf.\u00a0Der \u00dcbergang vom Blasensieden zum Filmsieden wird als \u201e\u00a0<strong>Siedekrise<\/strong>\u00a0\u201c bezeichnet.\u00a0Wie geschrieben wurde, sind die Ph\u00e4nomene, die die Verschlechterung der W\u00e4rme\u00fcbertragung verursachen, f\u00fcr PWRs und f\u00fcr BWRs unterschiedlich.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Abfahrt vom Blasensieden &#8211; DNB<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20775 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio-289x300.png\" alt=\"DNBR - Abweichung vom Keimkochverh\u00e4ltnis\" width=\"289\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio-289x300.png\" \/><\/a>Im Fall von\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">PWRs<\/a>\u00a0wird das kritische Sicherheitsproblem als\u00a0<strong>DNB<\/strong>\u00a0(\u00a0<strong>Abweichung vom Sieden der Keime<\/strong>\u00a0) bezeichnet, was zur Bildung einer\u00a0<strong>lokalen Dampfschicht f\u00fchrt<\/strong>\u00a0, was zu einer dramatischen Verringerung der W\u00e4rme\u00fcbertragungsf\u00e4higkeit f\u00fchrt.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen tritt im unterk\u00fchlten Bereich oder im Bereich geringer Qualit\u00e4t auf.\u00a0Das Verhalten der Siedekrise h\u00e4ngt von vielen Str\u00f6mungsbedingungen (Druck, Temperatur, Str\u00f6mungsgeschwindigkeit) ab, aber die Siedekrise tritt bei relativ hohen W\u00e4rmestr\u00f6men auf und scheint mit der an die Oberfl\u00e4che angrenzenden Blasenwolke verbunden zu sein.\u00a0Diese Blasen oder Dampffilme reduzieren die Menge des einstr\u00f6menden Wassers.\u00a0Da dieses Ph\u00e4nomen den W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten verschlechtert und der W\u00e4rmefluss erhalten bleibt,\u00a0<strong>sammelt sich<\/strong>\u00a0W\u00e4rme\u00a0<strong>an<\/strong>in dem Brennstab verursacht\u00a0<strong>dramatischen Anstieg<\/strong>\u00a0von Mantel- und\u00a0<strong>Kraftstofftemperatur<\/strong>\u00a0.\u00a0Es ist einfach eine sehr hohe Temperaturdifferenz erforderlich, um den kritischen W\u00e4rmefluss, der von der Oberfl\u00e4che des Brennstabs erzeugt wird, auf das Reaktork\u00fchlmittel (durch die Dampfschicht) zu \u00fcbertragen.<\/p>\n<p>Im Fall von PWRs ist der kritische Fluss ein\u00a0<strong>invertierter<\/strong>\u00a0Ringfluss, w\u00e4hrend in BWRs der kritische Fluss normalerweise ein Ringfluss ist.\u00a0Der Unterschied im Flussregime zwischen dem Fluss nach dem Austrocknen und dem Fluss nach dem DNB ist in der Abbildung dargestellt.\u00a0Bei\u00a0<strong>PWRs<\/strong>\u00a0im\u00a0<strong>Normalbetrieb wird<\/strong>\u00a0der Durchfluss als einphasig betrachtet.\u00a0Es wurden jedoch zahlreiche Studien zur Art der\u00a0<strong>Zweiphasenstr\u00f6mung<\/strong>\u00a0bei\u00a0<strong>Transienten und Unf\u00e4llen<\/strong>\u00a0(z. B.\u00a0<strong>Unfall mit K\u00fchlmittelverlust &#8211; LOCA oder Ausl\u00f6sung von RCPs<\/strong>\u00a0) durchgef\u00fchrt, die f\u00fcr die Reaktorsicherheit und f\u00fcr die Reaktorsicherheit von Bedeutung sind muss im\u00a0<strong>Sicherheitsanalysebericht<\/strong>\u00a0(SAR)\u00a0nachgewiesen und deklariert werden\u00a0.<\/p>\n<p>In Druckwasserreaktoren besteht eine der wichtigsten Sicherheitsanforderungen darin, dass w\u00e4hrend des station\u00e4ren Betriebs, normaler Betriebstransienten und erwarteter Betriebsereignisse (AOOs) keine Abweichung vom Blasensieden (DNB) auftritt.\u00a0Die Integrit\u00e4t der Kraftstoffverkleidung bleibt erhalten, wenn der Mindest-DNBR \u00fcber dem 95\/95-DNBR-Grenzwert f\u00fcr PWRs liegt (eine Wahrscheinlichkeit von 95% bei einem Konfidenzniveau von 95%).\u00a0Das DNB-Kriterium ist eines der Akzeptanzkriterien in Sicherheitsanalysen und stellt eine der Sicherheitsgrenzen in technischen Spezifikationen dar.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Kritischer W\u00e4rmestrom f\u00fcr DNB &#8211; Korrelationen<\/h2>\n<p>Wie geschrieben, die\u00a0<strong>Siedekrise<\/strong>\u00a0k\u00f6nnen wie folgt eingestuft werden\u00a0<strong>Austrocknen<\/strong>\u00a0im hochwertigen Bereich und (wird weiter\u00a0unten beschrieben DNB)\u00a0<strong>Abfahrt von Blasensieden (DNB)<\/strong>\u00a0in der unterk\u00fchlten oder minderwertigen Region (ungef\u00e4hrer Qualit\u00e4tsbereich: -5% bis + 5%).\u00a0Der\u00a0<strong>kritische W\u00e4rmefluss<\/strong>\u00a0wird jedoch f\u00fcr beide Regime verwendet.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>DNB &#8211; W-3 Korrelation<\/h2>\n<p>Eine der bekanntesten Konstruktionskorrelationen zur Vorhersage der\u00a0<strong>Abweichung vom Sieden von Keimen<\/strong>\u00a0ist die\u00a0<strong>W-3-Korrelation<\/strong>\u00a0, die\u00a0<strong>Tong<\/strong>\u00a0in der\u00a0<strong>Westinghouse Atomic Power Division entwickelt hat<\/strong>\u00a0.\u00a0Sie ist anwendbar f\u00fcr die\u00a0unterk\u00fchlten und niedriger bis m\u00e4\u00dfiger Qualit\u00e4t flows.The\u00a0<strong>W-3 Korrelation<\/strong>\u00a0ist eine Funktion der K\u00fchlmittel\u00a0<a title=\"Was ist Enthalpie?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-enthalpy\/\">Enthalpie<\/a>\u00a0(ges\u00e4ttigt und Einlass),\u00a0<a title=\"Was ist Druck - Physik?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-pressure-physics\/\">Druck<\/a>\u00a0,\u00a0<a title=\"Dampfqualit\u00e4t - Trockenheitsanteil\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/vapor-quality-dryness-fraction\/\">Qualit\u00e4t<\/a>\u00a0und der\u00a0K\u00fchlmittelmassenstrom:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20791 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\" alt=\"CHF - Kritischer W\u00e4rmestrom - Korrelation\" width=\"489\" height=\"46\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die Korrelation W-3 gilt f\u00fcr den kritischen W\u00e4rmefluss in gleichm\u00e4\u00dfig beheizten Kan\u00e4len.\u00a0Um ungleichm\u00e4\u00dfige W\u00e4rmestr\u00f6me zu ber\u00fccksichtigen, f\u00fchrte Tong den Korrekturfaktor F ein.<\/p>\n<p>Besondere Referenz: Tong, LS, Weisman, Joel.\u00a0Thermische Analyse von Druckwasserreaktoren.\u00a0Amer Nuclear Society, 3. Auflage, 5\/1996.\u00a0ISBN-13: 978-0894480386.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Cold Wall Factor &#8211; CWF<\/h2>\n<p>Tong, LS und Weisman, Joel f\u00fchren auch einen neuen Faktor ein, der als \u201e\u00a0<strong>Kaltwandfaktor<\/strong>\u00a0\u201c bekannt ist und CHF in einem Kanal korrigiert, der eine nicht beheizte Wand enth\u00e4lt (z. B. Kanal neben dem F\u00fchrungsrohr der Steuerstange).\u00a0In diesen Kan\u00e4len baut sich entlang der kalten Wand ein Fl\u00fcssigkeitsfilm auf, und dieses Fluid k\u00fchlt die erhitzte Oberfl\u00e4che nicht wirksam, und das die erhitzte Oberfl\u00e4che k\u00fchlende Fluid weist eine h\u00f6here Enthalpie auf als ohne Annahme einer kalten Wand berechnet.\u00a0Es ist zu beachten, dass angenommen wird, dass die kalte Wand die W\u00e4rme\u00fcbertragung im Vergleich zum Kanal verschlechtert, wenn alle Seiten mit der\u00a0<strong>gleichen Volumenaustrittsenthalpie<\/strong>\u00a0erw\u00e4rmt werden\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>CHF Nachschlagetabellen<\/h2>\n<p><strong>CHF-Nachschlagetabellen<\/strong>\u00a0werden h\u00e4ufig zur Vorhersage des kritischen W\u00e4rmeflusses (CHF) verwendet.\u00a0Die CHF-Nachschlagetabelle ist im Grunde eine normalisierte Datenbank f\u00fcr ein vertikales wassergek\u00fchltes 8-mm-Rohr.\u00a0Die CHF-Nachschlagetabelle von 2006 basiert auf einer Datenbank mit mehr als 30.000 Datenpunkten und deckt die Bereiche von 0,1\u201321 MPa Druck, 0\u20138000 kg.m\u00a0<sup>\u20132<\/sup>\u00a0.s\u00a0<sup>-1 ab<\/sup>\u00a0(\u00a0Nullfluss\u00a0bezieht sich auf\u00a0Poolsieden\u00a0Bedingungen) Massenfluss und \u20130,5 bis 1 Dampfqualit\u00e4t (negative Eigenschaften beziehen sich auf unterk\u00fchlte Bedingungen).<\/p>\n<p>Spezielle Referenz: GROENEVELD, DC et al., Nachschlagetabelle 2006, Nuclear Engineering and Design 237 (2007), 1909\u20131922.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Abweichung vom Nucleate Boiling Ratio &#8211; DNBR<\/h2>\n<p>Wie bereits geschrieben, wird im Fall von\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">PWRs<\/a>\u00a0das kritische Sicherheitsproblem als\u00a0<strong>DNB<\/strong>\u00a0(\u00a0<strong>Abweichung vom sieden der Keime<\/strong>\u00a0) bezeichnet, was zur Bildung einer\u00a0<strong>lokalen Dampfschicht f\u00fchrt<\/strong>\u00a0und die W\u00e4rme\u00fcbertragungsf\u00e4higkeit dramatisch verringert.\u00a0Beachten Sie, dass auch bei BWRs, die ein Axialleistungsprofil mit deutlich niedrigerer Spitze aufweisen, das DNB-Risiko ber\u00fccksichtigt werden muss.<\/p>\n<p>DNB tritt auf, wenn der lokale W\u00e4rmefluss den Wert des kritischen W\u00e4rmeflusses erreicht.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen tritt im Bereich unterk\u00fchlter oder minderwertiger Qualit\u00e4t auf (ungef\u00e4hrer Qualit\u00e4tsbereich: von \u20135% bis + 5%).\u00a0Das Verhalten dieser Art von Krise siedenden h\u00e4ngt von vielen Str\u00f6mungsbedingungen (Druck, Temperatur, Durchfluss), da der kritische W\u00e4rmeflu\u00df allgemeines eine Funktion der K\u00fchlmittel\u00a0 &#8211;\u00a0<a title=\"Was ist Enthalpie?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/what-is-enthalpy\/\">Enthalpie<\/a>\u00a0\u00a0(ges\u00e4ttigt und Einlass),\u00a0\u00a0<a title=\"Was ist Druck - Physik?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-pressure-physics\/\">Druck<\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0<a title=\"Dampfqualit\u00e4t - Trockenheitsanteil\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/vapor-quality-dryness-fraction\/\">Qualit\u00e4t<\/a>\u00a0\u00a0und dem\u00a0K\u00fchlmittelmassenstrom:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20791 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\" alt=\"CHF - Kritischer W\u00e4rmestrom - Korrelation\" width=\"489\" height=\"46\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/CHF-Critical-Heat-Flux-Correlation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Diese Art der Siedekrise tritt bei relativ hohen W\u00e4rmestr\u00f6men auf und scheint mit der Blasenwolke neben der Oberfl\u00e4che verbunden zu sein.\u00a0Diese Blasen oder Dampffilme reduzieren die Menge des einstr\u00f6menden Wassers.\u00a0Da dieses Ph\u00e4nomen der W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient und der W\u00e4rmefluss bleibt verschlechtert, dann W\u00e4rme\u00a0<strong>akkumuliert<\/strong>\u00a0in dem Brennstab verursacht\u00a0<strong>dramatischen Anstieg<\/strong>\u00a0der Mantel- und\u00a0<strong>Kraftstofftemperatur<\/strong>\u00a0.\u00a0Es ist einfach eine sehr hohe Temperaturdifferenz erforderlich, um den kritischen W\u00e4rmefluss, der von der Oberfl\u00e4che des Brennstabs erzeugt wird, auf das Reaktork\u00fchlmittel (durch die Dampfschicht) zu \u00fcbertragen.\u00a0Im Fall von PWRs ist der kritische Fluss ein\u00a0<strong>invertierter<\/strong>\u00a0Ringfluss, w\u00e4hrend in BWRs der kritische Fluss normalerweise ein Ringfluss ist.<\/p>\n<p>In Druckwasserreaktoren besteht eine der wichtigsten Sicherheitsanforderungen darin, dass w\u00e4hrend des station\u00e4ren Betriebs, normaler Betriebstransienten und erwarteter Betriebsereignisse (AOOs) keine Abweichung vom Blasensieden (DNB) auftritt.\u00a0Die Integrit\u00e4t der\u00a0<strong>Kraftstoffverkleidung bleibt<\/strong>\u00a0erhalten, wenn der Mindest-\u00a0<strong>DNBR \u00fcber<\/strong>\u00a0dem 95\u00a0<strong>\/<\/strong>\u00a095-\u00a0<strong>DNBR-Grenzwert<\/strong>\u00a0f\u00fcr\u00a0<strong>PWRs liegt<\/strong>\u00a0(eine Wahrscheinlichkeit von 95% bei einem Konfidenzniveau von 95%).\u00a0Das DNB-Kriterium ist eines der Akzeptanzkriterien in Sicherheitsanalysen und stellt eine der Sicherheitsgrenzen in technischen Spezifikationen dar.\u00a0Es ist unn\u00f6tig zu erw\u00e4hnen, dass die Festlegung eines minimalen DNB-Verh\u00e4ltnisses die Auslegung wassergek\u00fchlter Reaktoren erheblich einschr\u00e4nkt.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen begrenzt die maximale W\u00e4rmeleistung jedes PWR.<\/p>\n<p><strong>Das DNB-Verh\u00e4ltnis (DNBR &#8211; Abweichung vom Nucleate Boiling Ratio)<\/strong>\u00a0ist das Ma\u00df f\u00fcr den Abstand zum kritischen W\u00e4rmefluss.\u00a0DNBR ist definiert als:<\/p>\n<p><em>der kritische W\u00e4rmefluss an einem bestimmten Ort und bestimmte K\u00fchlmittelparameter geteilt durch den lokalen Betriebsw\u00e4rmefluss an diesem Ort<\/em>\u00a0.<\/p>\n<p><em><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-definition.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20792 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-definition.png\" alt=\"DNBR - Definition\" width=\"242\" height=\"82\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-definition.png\" \/><\/a><\/em><\/p>\n<p>Der Reaktorkern muss so ausgelegt sein, dass der DNBR w\u00e4hrend des station\u00e4ren Betriebs, normaler Betriebstransienten und erwarteter Betriebsereignisse (AOOs) gr\u00f6\u00dfer als der minimal zul\u00e4ssige Wert (als Korrelationsgrenze bezeichnet) bleibt.\u00a0Zur Vorhersage der Abweichung vom Sieden der Keime kann CHF beispielsweise unter Verwendung der W-3-Korrelation bestimmt werden, die bei der Westinghouse Atomic Power Division entwickelt wurde.\u00a0Wenn diese Korrelation perfekt w\u00e4re (ohne Unsicherheiten), w\u00e4re das Kriterium einfach:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-criterion.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20793 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-criterion.png\" alt=\"DNBR - Kriterium\" width=\"278\" height=\"74\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-criterion.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><em>Der lokale W\u00e4rmefluss muss niedriger als der kritische W\u00e4rmefluss sein (dh DNBR muss h\u00f6her als eins sein).<\/em><\/p>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20775 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio-289x300.png\" alt=\"DNBR - Abweichung vom Keimkochverh\u00e4ltnis\" width=\"289\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/DNBR-Departure-from-Nucleate-Boiling-Ratio-289x300.png\" \/><\/a>In Wirklichkeit<\/strong>\u00a0ist jedoch keine Korrelation perfekt und es m\u00fcssen Unsicherheiten in diese Berechnung einbezogen werden.\u00a0Diese Unsicherheitsb\u00e4nder oder Fehlergrenzen legen einen akzeptablen Mindestwert f\u00fcr das DNB-Verh\u00e4ltnis fest, der erheblich gr\u00f6\u00dfer als eins sein kann, wie in der Abbildung angegeben.\u00a0Die Unsicherheiten k\u00f6nnen etwa 20% erreichen, und daher muss der DNBR gr\u00f6\u00dfer sein als beispielsweise\u00a0<strong>DNBR\u00a0<sub>lim<\/sub>\u00a0= 1,2<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Wie aus der Figur ersichtlich ist, nimmt der CHF mit zunehmender K\u00fchlmittelenthalpie signifikant ab, daher liegt der minimale Wert von DNBR nicht notwendigerweise in der Mitte des Kerns.\u00a0Das minimale DNB-Verh\u00e4ltnis (MDNBR) tritt an der Stelle auf, an der der kritische W\u00e4rmefluss und der Betriebsw\u00e4rmefluss am n\u00e4chsten sind, und befindet sich normalerweise im oberen Teil des Kerns.\u00a0Dar\u00fcber hinaus w\u00fcrden wir an dem Kanaleinlass, an dem die K\u00fchlmittelunterk\u00fchlung am h\u00f6chsten ist, erwarten, dass der W\u00e4rmefluss, der erforderlich ist, um DNB an dieser Stelle zu verursachen, extrem hoch ist.\u00a0Andererseits sollte am Kanalausgang, wo die K\u00fchlmittelenthalpie am h\u00f6chsten ist, der W\u00e4rmefluss, der erforderlich ist, um DNB zu verursachen, am niedrigsten sein.<\/p>\n<p>Besondere Referenz: Tong, LS, Weisman, Joel.\u00a0Thermische Analyse von Druckwasserreaktoren.\u00a0Amer Nuclear Society, 3. Auflage, 5\/1996.\u00a0ISBN-13: 978-0894480386.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/critical-heat-flux-vs-local-heat-flux.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20776 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/critical-heat-flux-vs-local-heat-flux.png\" alt=\"kritischer W\u00e4rmefluss gegen lokalen W\u00e4rmefluss\" width=\"582\" height=\"622\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/critical-heat-flux-vs-local-heat-flux.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>W\u00e4rme\u00fcbertragung nach DNB<\/h2>\n<p>Der W\u00e4rmefluss beim sieden der Keime kann nicht unbegrenzt erh\u00f6ht werden.\u00a0Bei einem bestimmten Wert, den wir als \u201e\u00a0<strong>kritischen W\u00e4rmefluss<\/strong>\u00a0\u201c (\u00a0<strong>CHF<\/strong>\u00a0) bezeichnen, kann der erzeugte Dampf eine Isolierschicht \u00fcber der Oberfl\u00e4che bilden, was wiederum den W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten verschlechtert.\u00a0Dies liegt daran, dass ein gro\u00dfer Teil der Oberfl\u00e4che von einem Dampffilm bedeckt ist, der aufgrund der im Vergleich zu der Fl\u00fcssigkeit geringen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit des Dampfes als W\u00e4rmed\u00e4mmung wirkt.\u00a0Unmittelbar nach Erreichen des kritischen W\u00e4rmeflusses wird das sieden instabil und es tritt ein \u00dcbergangssieden auf.\u00a0Der \u00dcbergang vom Blasensieden zum Filmsieden wird als \u201e\u00a0<strong>Siedekrise<\/strong>\u00a0\u201c bezeichnet.\u00a0Da jenseits des CHF-Punktes der W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient abnimmt, ist der \u00dcbergang zum Filmsieden normalerweise unvermeidlich.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Boiling-Curve-Boiling-Modes.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20779 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Boiling-Curve-Boiling-Modes-208x300.png\" alt=\"Siedekurve - Siedemodi\" width=\"208\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Boiling-Curve-Boiling-Modes-208x300.png\" \/><\/a>Eine weitere Erh\u00f6hung des W\u00e4rmeflusses ist nicht erforderlich, um das Filmsieden aufrechtzuerhalten.\u00a0Ein Dampffilm bedeckt die Oberfl\u00e4che vollst\u00e4ndig.\u00a0Dies verringert den Konvektionskoeffizienten erheblich, da die Dampfschicht eine wesentlich geringere W\u00e4rme\u00fcbertragungsf\u00e4higkeit aufweist.\u00a0Infolgedessen schie\u00dft die \u00dcbertemperatur auf einen sehr hohen Wert.\u00a0Jenseits des\u00a0<a title=\"Leidenfrost-Effekt - Leidenfrost-Punkt\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/boiling-and-condensation\/leidenfrost-effect-leidenfrost-point\/\">Leidenfrostpunkts<\/a>\u00a0bedeckt ein kontinuierlicher Dampffilm die Oberfl\u00e4che und es besteht kein Kontakt zwischen der fl\u00fcssigen Phase und der Oberfl\u00e4che.\u00a0In dieser Situation erfolgt die W\u00e4rme\u00fcbertragung sowohl durch Strahlung als auch durch Leitung zum Dampf.\u00a0Die beheizte Oberfl\u00e4che stabilisiert stabilisiert die Temperatur am Punkt E (siehe Abbildung).\u00a0Wenn das Material nicht stark genug ist, um dieser Temperatur standzuhalten, versagt das Ger\u00e4t durch Besch\u00e4digung des Materials.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Kritisches Leistungsverh\u00e4ltnis &#8211; Austrocknung<\/h2>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20773 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout-257x300.png\" alt=\"Flie\u00dfsieden - Austrocknen\" width=\"257\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Flow-Boiling-Dryout-257x300.png\" \/><\/a><\/strong>In SWRs ist ein \u00e4hnliches Ph\u00e4nomen als\u00a0<strong>\u201eAustrocknung\u201c bekannt<\/strong>\u00a0und steht in direktem Zusammenhang mit\u00a0<strong>\u00c4nderungen des Str\u00f6mungsmusters<\/strong>\u00a0w\u00e4hrend der Verdampfung im Bereich hoher Qualit\u00e4t.\u00a0Bei bestimmten Kombinationen der Str\u00f6mungsgeschwindigkeit durch einen Kanal, Druck, Str\u00f6mungsqualit\u00e4t und lineare W\u00e4rmerate, die Wand\u00a0<strong>kann Fl\u00fcssigkeitsfilm ersch\u00f6pfen<\/strong>\u00a0und die Wand wird\u00a0<strong>ausgetrocknet<\/strong>\u00a0.\u00a0Normalerweise wird die Kraftstoffoberfl\u00e4che durch siedendes K\u00fchlmittel effektiv gek\u00fchlt.\u00a0Wenn der W\u00e4rmefluss jedoch einen\u00a0<strong>kritischen Wert<\/strong>\u00a0\u00fcberschreitet\u00a0(CHF &#8211; kritischer W\u00e4rmefluss), kann das\u00a0<strong>Flussmuster\u00a0<\/strong>die\u00a0<strong>Austrocknungsbedingungen<\/strong>\u00a0erreichen\u00a0(d\u00fcnner Fl\u00fcssigkeitsfilm verschwindet).\u00a0Die W\u00e4rme\u00fcbertragung von der Kraftstoffoberfl\u00e4che in das K\u00fchlmittel wird durch a verschlechtert <strong>drastisch erh\u00f6hte Kraftstoffoberfl\u00e4chentemperatur<\/strong>\u00a0.\u00a0In der hochwertigen Region tritt die Krise bei einem geringeren W\u00e4rmefluss auf.\u00a0Da die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit im Dampfkern hoch ist, ist die W\u00e4rme\u00fcbertragung nach CHF viel besser als bei einem kritischen Fluss geringer Qualit\u00e4t (dh bei PWRs sind die Temperaturerh\u00f6hungen h\u00f6her und schneller).<\/p>\n<p>In diesem Fall definieren die Ingenieure Parameter, die als\u00a0<strong>Minimum Critical Power Ratio (MCPR)<\/strong>\u00a0anstelle von DNBR bezeichnet werden.\u00a0Das\u00a0<strong>kritische Leistungsverh\u00e4ltnis (CPR)<\/strong>\u00a0wird zur Bestimmung der thermischen Grenzen von Siedewasserreaktoren verwendet.<\/p>\n<p><strong>Definition von CPR:<\/strong><\/p>\n<p><em>Die CPR ist die Leistung in der Baugruppe, die durch Anwendung der entsprechenden Korrelation (en) berechnet wird, um zu bewirken, dass an einem bestimmten Punkt in der Baugruppe ein Siede\u00fcbergang auftritt, geteilt durch die tats\u00e4chliche Betriebsleistung der Baugruppe.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-accordion\">\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Beim Flie\u00dfsieden (oder erzwungenen Konvektionssieden) wird der Fl\u00fcssigkeitsstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt.\u00a0W\u00e4rmetechnik Flie\u00dfsieden &#8211; Erzwungenes Konvektionssieden Beim\u00a0Flie\u00dfsieden\u00a0(oder erzwungenen Konvektionssieden) wird der Fluidstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt.\u00a0Daher wird das\u00a0Flie\u00dfsieden\u00a0immer von anderen Konvektionseffekten begleitet.\u00a0Die Bedingungen h\u00e4ngen stark von der &#8230; <a title=\"Was ist Flie\u00dfsieden &#8211; Erzwungenes Konvektionssieden &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-fliessieden-erzwungenes-konvektionssieden-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Flie\u00dfsieden &#8211; Erzwungenes Konvektionssieden &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist Flie\u00dfsieden - Erzwungenes Konvektionssieden - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Beim Flie\u00dfsieden (oder erzwungenen Konvektionssieden) wird der Fl\u00fcssigkeitsstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt. 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