{"id":42468,"date":"2019-10-04T22:20:29","date_gmt":"2019-10-04T21:20:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-gesattigtes-kochen-bulkkochen-definition\/"},"modified":"2021-06-15T11:38:17","modified_gmt":"2021-06-15T10:38:17","slug":"was-ist-gesattigtes-sieden-bulksieden-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-gesattigtes-sieden-bulksieden-definition\/","title":{"rendered":"Was ist ges\u00e4ttigtes sieden – Bulksieden – Definition"},"content":{"rendered":"
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Beim ges\u00e4ttigten Sieden (auch als Massensieden bezeichnet) \u00fcbersteigt die Temperatur der Fl\u00fcssigkeit geringf\u00fcgig die S\u00e4ttigungstemperatur.\u00a0Ges\u00e4ttigtes sieden – Massensieden<\/div>\n<\/div>\n
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Ges\u00e4ttigtes sieden – Massensieden<\/h2>\n

Beim\u00a0ges\u00e4ttigten Sieden<\/strong>\u00a0(auch als\u00a0Massensieden bezeichnet<\/strong>\u00a0) \u00fcbersteigt die Temperatur der Fl\u00fcssigkeit geringf\u00fcgig die S\u00e4ttigungstemperatur.\u00a0Massensieden<\/strong>\u00a0kann auftreten, wenn die Systemtemperatur ansteigt oder der Systemdruck auf den Siedepunkt abf\u00e4llt.\u00a0Zu diesem Zeitpunkt kollabieren die in den K\u00fchlmittelkanal eintretenden Blasen nicht.\u00a0Die Blasen neigen dazu, sich zu verbinden und gr\u00f6\u00dfere Dampfblasen zu bilden.\u00a0Dampfblasen werden dann durch Auftriebskr\u00e4fte durch die Fl\u00fcssigkeit geschleudert und entweichen schlie\u00dflich aus einer freien Oberfl\u00e4che.<\/p>\n

\"Ges\u00e4ttigtes<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Massensieden in SWRs<\/h2>\n

\"Flie\u00dfsieden<\/a>In\u00a0<\/strong>SWRs tritt das<\/strong><\/a>\u00a0sieden von K\u00fchlmittel im\u00a0Normalbetrieb auf<\/strong>\u00a0und es ist ein sehr erw\u00fcnschtes Ph\u00e4nomen.\u00a0Typische\u00a0Flie\u00dfqualit\u00e4ten<\/strong>\u00a0in\u00a0BWR-Kernen<\/strong><\/a>\u00a0liegen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10 bis 20%.\u00a0Ein\u00a0Siedewasserreaktor<\/strong>\u00a0wird\u00a0wie ein PWR durch Wasser\u00a0gek\u00fchlt und\u00a0moderiert<\/a>\u00a0, jedoch mit einem\u00a0niedrigeren Druck<\/strong>\u00a0(7 MPa), wodurch das Wasser\u00a0im Druckbeh\u00e4lter sieden kann<\/strong>\u00a0und den Dampf erzeugt, der die Turbinen\u00a0antreibt\u00a0.\u00a0Die Verdampfung erfolgt daher direkt in Kraftstoffkan\u00e4len.\u00a0Daher sind BWRs das beste Beispiel f\u00fcr diesen Bereich, da im Normalbetrieb Verdunstung des K\u00fchlmittels auftritt und dies ein sehr erw\u00fcnschtes Ph\u00e4nomen ist.<\/p>\n

In SWR gibt es ein Ph\u00e4nomen, das f\u00fcr die\u00a0Reaktorsicherheit<\/strong>\u00a0von\u00a0h\u00f6chster Bedeutung ist<\/strong>\u00a0.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen ist als\u00a0“Austrocknung” bekannt<\/strong>\u00a0und steht in direktem Zusammenhang mit\u00a0\u00c4nderungen des Str\u00f6mungsmusters<\/strong>\u00a0w\u00e4hrend der Verdampfung im Bereich hoher Qualit\u00e4t.\u00a0Normalerweise wird die Kraftstoffoberfl\u00e4che durch siedendes K\u00fchlmittel effektiv gek\u00fchlt.\u00a0Wenn der W\u00e4rmefluss jedoch einen\u00a0kritischen Wert<\/strong>\u00a0\u00fcberschreitet\u00a0(CHF – kritischer W\u00e4rmefluss), kann das\u00a0Flussmuster<\/strong>\u00a0die\u00a0Austrocknungsbedingungen<\/strong>\u00a0erreichen\u00a0(d\u00fcnner Fl\u00fcssigkeitsfilm verschwindet).\u00a0Die W\u00e4rme\u00fcbertragung von der Kraftstoffoberfl\u00e4che in das K\u00fchlmittel wird durch eine\u00a0drastisch erh\u00f6hte Kraftstoffoberfl\u00e4chentemperatur<\/strong>\u00a0verschlechtert\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Massensieden in PWRs<\/h2>\n

Bei PWRs im Normalbetrieb befindet sich\u00a0im Reaktorkern, in den Kreisl\u00e4ufen und in den Dampferzeugern\u00a0komprimiertes fl\u00fcssiges Wasser<\/a>\u00a0.\u00a0Der Druck wird bei ungef\u00e4hr\u00a016 MPa gehalten<\/strong>\u00a0.\u00a0Bei diesem Druck siedet Wasser bei ungef\u00e4hr\u00a0350 \u00b0 C<\/strong>\u00a0(662 \u00b0 F), was einen Unterk\u00fchlungsspielraum (die Differenz zwischen der Druckbeaufschlagungstemperatur und der K\u00fchlmittelaustrittstemperatur im Reaktorkern) von 30 \u00b0 C ergibt.\u00a0Bemerkenswerterweise betrifft diese Unterk\u00fchlungsspanne die Massentemperatur, da das sieden in gro\u00dfen Mengen in jedem Fall verboten ist.<\/p>\n

Die Unterk\u00fchlungsspanne ist ein sehr wichtiger Sicherheitsparameter von PWRs, da das Massensieden im Reaktorkern ausgeschlossen werden muss.\u00a0Die Grundkonstruktion des\u00a0\u00a0Druckwasserreaktors\u00a0<\/strong>\u00a0beinhaltet eine solche Anforderung, dass das K\u00fchlmittel (Wasser) im Reaktork\u00fchlsystem nicht sieden darf.\u00a0Um dies zu erreichen, wird das K\u00fchlmittel im Reaktork\u00fchlmittelsystem auf einem Druck gehalten, der so hoch ist, dass bei den K\u00fchlmitteltemperaturen, die w\u00e4hrend des Betriebs der Anlage oder in einem analysierten \u00dcbergang auftreten, kein sieden auftritt.<\/p>\n

Wie\u00a0im Beispiel berechnet wurde<\/a>\u00a0, stellt die Oberfl\u00e4chentemperatur T\u00a0Zr, 1<\/sub>\u00a0= 325 \u00b0 C sicher, dass auch unterk\u00fchltes sieden nicht auftritt.\u00a0Es ist zu beachten, dass unterk\u00fchltes sieden T\u00a0Zr<\/sub>\u00a0erfordert\u00a0, 1<\/sub>\u00a0= T\u00a0sat<\/sub>\u00a0.\u00a0Da die Einlasstemperaturen des Wassers normalerweise etwa\u00a0290 \u00b0 C<\/strong>\u00a0(554 \u00b0 F)\u00a0betragen\u00a0, ist es offensichtlich, dass dieses Beispiel dem unteren Teil des Kerns entspricht.\u00a0In h\u00f6heren Lagen des Kerns kann die Massentemperatur bis zu 330 \u00b0 C erreichen.\u00a0Der Temperaturunterschied von 29 \u00b0 C f\u00fchrt dazu, dass\u00a0unterk\u00fchltes Oberfl\u00e4chensieden auftreten kann<\/strong>\u00a0(330 \u00b0 C + 29 \u00b0 C> 350 \u00b0 C).\u00a0Auf der anderen Seite\u00a0siedende Keime<\/strong>an der Oberfl\u00e4che st\u00f6rt effektiv die stagnierende Schicht und daher erh\u00f6ht das sieden von Keimen die F\u00e4higkeit einer Oberfl\u00e4che,\u00a0W\u00e4rmeenergie<\/a>\u00a0auf Sch\u00fcttgut\u00a0zu \u00fcbertragen, erheblich\u00a0.\u00a0Infolgedessen steigt der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient signifikant an und daher nimmt in h\u00f6heren Lagen die Temperaturdifferenz (T\u00a0Zr, 1<\/sub>\u00a0– T\u00a0Volumen<\/sub>\u00a0) signifikant ab.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Kernsieden – Flie\u00dfsieden<\/h2>\n

\"Flie\u00dfsieden<\/a>Beim\u00a0Flie\u00dfsieden<\/strong>\u00a0(oder beim\u00a0erzwungenen Konvektionssieden<\/strong>\u00a0) wird der Fl\u00fcssigkeitsstrom durch externe Mittel wie eine Pumpe sowie durch Auftriebseffekte \u00fcber eine Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt.\u00a0Daher wird das Flie\u00dfsieden immer von anderen Konvektionseffekten begleitet.\u00a0Die Bedingungen h\u00e4ngen stark von der Geometrie ab, die eine externe Str\u00f6mung \u00fcber beheizte Platten und Zylinder oder eine interne Str\u00f6mung (Kanalstr\u00f6mung) beinhalten kann.\u00a0In Kernreaktoren sind die meisten Siedesysteme nur erzwungenes Konvektionssieden.\u00a0Das Flie\u00dfsieden wird auch als externes und internes Flie\u00dfsieden klassifiziert, abh\u00e4ngig davon, ob das Fluid gezwungen wird, \u00fcber eine beheizte Oberfl\u00e4che oder innerhalb eines beheizten Kanals zu flie\u00dfen.<\/p>\n

Das sieden mit interner Str\u00f6mung ist von Natur aus viel komplizierter als das sieden mit \u00e4u\u00dferer Str\u00f6mung, da es keine freie Oberfl\u00e4che gibt, auf der der Dampf entweichen kann, und somit sowohl die Fl\u00fcssigkeit als auch der Dampf gezwungen werden, zusammen zu flie\u00dfen.\u00a0Die Zweiphasenstr\u00f6mung in einem Rohr zeigt je nach den relativen Mengen der Fl\u00fcssigkeits- und der Dampfphase unterschiedliche Str\u00f6mungssiedezust\u00e4nde.\u00a0Daher wird internes erzwungene konvektionssieden \u00fcblicherweise als\u00a0Zweiphasenstr\u00f6mung bezeichnet<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Korrelationen des Siedens von Keimen – Flie\u00dfsieden<\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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McAdams-Korrelation<\/h2>\n

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\u00a0Reynolds-Zahl<\/a>\u00a0abh\u00e4ngig\u00a0.\u00a0F\u00fcr unterk\u00fchltes Wasser bei absoluten Dr\u00fccken zwischen 0,1 und 0,6 MPa\u00a0ergibt die\u00a0McAdams-Korrelation<\/strong>\u00a0:<\/p>\n

\"Kernsieden<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Thom-Korrelation<\/h2>\n

Die\u00a0Thom-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

\"Blasensieden<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Chens Korrelation<\/h2>\n

1963 schlug\u00a0Chen<\/strong>\u00a0die erste Str\u00f6mungssiedekorrelation f\u00fcr die Verdampfung in vertikalen Rohren vor, um eine weit verbreitete Verwendung zu erreichen.\u00a0Chens Korrelation<\/strong>\u00a0umfasst sowohl die\u00a0W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/a>\u00a0aufgrund des\u00a0Siedens<\/strong>\u00a0von\u00a0Keimen<\/strong>\u00a0als auch\u00a0erzwungene 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 “erzwungene Konvektionsverdampfung” 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\u00a0Summe<\/strong>\u00a0einer\u00a0erzwungenen Konvektionskomponente<\/strong>\u00a0und eines\u00a0Siedens 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\u00a0FZ<\/sub>\u00a0und die Korrelation der turbulenten Str\u00f6mung von Dittus-Boelter (1930), um die Fl\u00fcssigphase zu berechnen konvektiver W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient, h\u00a0l<\/sub>\u00a0.<\/p>\n

\"Chens-Korrelation<\/a><\/p>\n

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\u00a0tt<\/sub> .<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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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","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Beim ges\u00e4ttigten Sieden (auch als Massensieden bezeichnet) \u00fcbersteigt die Temperatur der Fl\u00fcssigkeit geringf\u00fcgig die S\u00e4ttigungstemperatur.\u00a0Ges\u00e4ttigtes sieden – Massensieden Ges\u00e4ttigtes sieden – Massensieden Beim\u00a0ges\u00e4ttigten Sieden\u00a0(auch als\u00a0Massensieden bezeichnet\u00a0) \u00fcbersteigt die Temperatur der Fl\u00fcssigkeit geringf\u00fcgig die S\u00e4ttigungstemperatur.\u00a0Massensieden\u00a0kann auftreten, wenn die Systemtemperatur ansteigt oder der Systemdruck auf den Siedepunkt abf\u00e4llt.\u00a0Zu diesem Zeitpunkt kollabieren die in den K\u00fchlmittelkanal eintretenden Blasen … 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":"\nWas ist ges\u00e4ttigtes Sieden - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Beim ges\u00e4ttigten Sieden (auch als Massensieden bezeichnet) \u00fcbersteigt die Temperatur der Fl\u00fcssigkeit geringf\u00fcgig die S\u00e4ttigungstemperatur. 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