{"id":54230,"date":"2020-03-12T09:17:38","date_gmt":"2020-03-12T08:17:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-ein-zweiphasiger-flussigkeitsstrom-definition\/"},"modified":"2021-06-06T13:00:34","modified_gmt":"2021-06-06T12:00:34","slug":"was-ist-ein-zweiphasiger-flussigkeitsstrom-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-ein-zweiphasiger-flussigkeitsstrom-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die Zweiphasenstr\u00f6mung &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">Zweiphasenstr\u00f6mung ist per Definition der interaktive Fluss von zwei unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen, beispielsweise in einer Leitung. Zweiphasen-Fl\u00fcssigkeitsstrom &#8211; Gas-Fl\u00fcssigkeitsstrom. W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n<div><\/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<h2>Zweiphasenstr\u00f6mung<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-fluid-flow.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-14768 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-fluid-flow.png\" alt=\"Zweiphasen-Fl\u00fcssigkeitsstrom\" width=\"82\" height=\"332\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-fluid-flow.png\" \/><\/a>Per Definition ist der\u00a0<strong>Mehrphasenfluss<\/strong>\u00a0der interaktive Fluss von\u00a0<strong>zwei oder mehr<\/strong>\u00a0unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen in beispielsweise einer Leitung.\u00a0Jede Phase, die einen Volumenanteil (oder Massenanteil) an festem, fl\u00fcssigem oder gasf\u00f6rmigem Material darstellt, hat ihre\u00a0<strong>eigenen<\/strong>\u00a0Eigenschaften,\u00a0<strong>Geschwindigkeit<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>Temperatur<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Ein Mehrphasenfluss kann ein gleichzeitiger Fluss sein von:<\/p>\n<ul>\n<li>Materialien mit\u00a0<strong>unterschiedlichen Zust\u00e4nden oder Phasen<\/strong>\u00a0(zB Wasser-Dampf-Gemisch).<\/li>\n<li>Materialien mit\u00a0<strong>unterschiedlichen chemischen Eigenschaften,<\/strong>\u00a0jedoch im gleichen Zustand oder in derselben Phase (z. B. \u00d6ltr\u00f6pfchen in Wasser).<\/li>\n<\/ul>\n<p>In industriellen Prozessen gibt es viele Kombinationen, aber die\u00a0<strong>h\u00e4ufigste<\/strong>\u00a0ist der gleichzeitige Fluss von\u00a0<strong>Dampf und fl\u00fcssigem Wasser<\/strong>\u00a0(wie er bei\u00a0<a title=\"Dampfgenerator\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/steam-generator\/\"><strong>Dampferzeugern<\/strong>\u00a0<\/a>und\u00a0<strong>Kondensatoren auftritt<\/strong>\u00a0).\u00a0In der Reaktortechnik wurden zahlreiche Untersuchungen zur Art der\u00a0<strong>Zweiphasenstr\u00f6mung<\/strong>\u00a0im Falle eines K\u00fchlmittelverlustunfalls (\u00a0<strong>LOCA<\/strong>\u00a0) durchgef\u00fchrt, der f\u00fcr die Reaktorsicherheit und f\u00fcr alle\u00a0<strong>thermohydraulischen<\/strong>\u00a0Analysen von Bedeutung ist (\u00a0<strong>DNBR-Analysen<\/strong>\u00a0).<\/p>\n<h2>Eigenschaften des zweiphasigen Fl\u00fcssigkeitsflusses<\/h2>\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 einer einphasigen inkompressiblen Str\u00f6mung, bei der 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\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Grundlegende Parameter des zweiphasigen Fl\u00fcssigkeitsflusses<\/h2>\n<p>In diesem Abschnitt betrachten wir den gleichzeitigen Fluss von\u00a0<strong>Gas (oder Dampf) und fl\u00fcssigem Wasser<\/strong>\u00a0(wie er in\u00a0<a title=\"Dampfgenerator\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/steam-generator\/\">Dampferzeugern<\/a>\u00a0und Kondensatoren auftritt) bei gleichzeitiger Str\u00f6mung durch einen Kanal mit Querschnittsfl\u00e4che A. Die Indizes\u00a0<strong>&#8220;v&#8221;<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>&#8220;\u2113&#8221;<\/strong>\u00a0geben an die\u00a0<strong>Dampf-<\/strong>\u00a0bzw.\u00a0<strong>Fl\u00fcssigphase<\/strong>\u00a0.\u00a0Grundlegende Parameter, die diesen Fluss charakterisieren, sind:<\/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<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<ul>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Hohlraumanteil<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Statische Qualit\u00e4t<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Durchflussqualit\u00e4t<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Mischungsdichte<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Schlupfverh\u00e4ltnis &#8211; Geschwindigkeitsverh\u00e4ltnis<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Oberfl\u00e4chengeschwindigkeit<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\">\n<p>&nbsp;<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\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<h2>Str\u00f6mungsmuster &#8211; Zweiphasenstr\u00f6mung<\/h2>\n<p>Einer der schwierigsten Aspekte beim Umgang mit\u00a0<strong>Zweiphasenstr\u00f6mungen oder Mehrphasenstr\u00f6mungen<\/strong>\u00a0ist die Tatsache, dass sie\u00a0<strong>viele verschiedene Formen annehmen k\u00f6nnen<\/strong>\u00a0.\u00a0<strong>R\u00e4umliche Verteilungen und Geschwindigkeiten<\/strong>\u00a0der\u00a0<strong>Fl\u00fcssigkeits- und Dampfphase<\/strong>\u00a0im Str\u00f6mungskanal sind in vielen technischen Bereichen ein sehr wichtiger Aspekt.\u00a0<strong>Druckabf\u00e4lle<\/strong>\u00a0und auch\u00a0<strong>W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/strong>\u00a0h\u00e4ngen stark von der\u00a0<strong>lokalen Str\u00f6mungsstruktur ab<\/strong>\u00a0und sind daher f\u00fcr die Konstruktion von\u00a0<a title=\"Kernreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-reactor\/\"><strong>Kernreaktoren<\/strong><\/a>\u00a0von Bedeutung\u00a0.\u00a0Die beobachteten Str\u00f6mungsstrukturen sind als\u00a0<strong>zweiphasige Str\u00f6mungsmuster<\/strong>\u00a0definiert\u00a0und weisen besondere identifizierende Eigenschaften auf.\u00a0Diese unterschiedlichen Str\u00f6mungsmuster waren<strong>kategorisiert<\/strong>\u00a0nach\u00a0<strong>der Str\u00f6mungsrichtung<\/strong>\u00a0relativ zur Gravitationsbeschleunigung.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Str\u00f6mungsmuster in vertikalen Rohren<\/strong><\/li>\n<li><strong>Str\u00f6mungsmuster in horizontalen Rohren<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<figure id=\"attachment_14848\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-14848\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-table.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-14848 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-table-300x198.png\" alt=\"Str\u00f6mungsmuster\" width=\"300\" height=\"198\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-table-300x198.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14848\" class=\"wp-caption-text\">Tabelle der grundlegenden Str\u00f6mungsmuster in vertikalen Rohren.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Die Hauptstr\u00f6mungsregime\u00a0<strong>in vertikalen Rohren<\/strong>\u00a0sind in der Tabelle gezeigt.\u00a0Es ist zu beachten, dass die Werte f\u00fcr\u00a0<a title=\"Statische Qualit\u00e4t - Durchflussqualit\u00e4t\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/static-quality-flow-quality\/\"><strong>Durchflussqualit\u00e4t<\/strong>\u00a0<\/a>und\u00a0<strong>Durchflussrate<\/strong>\u00a0von Fl\u00fcssigkeit und Druck abh\u00e4ngen.\u00a0<strong>In horizontalen Rohren<\/strong>\u00a0kann es auch zu einer\u00a0<strong>Schichtstr\u00f6mung kommen<\/strong>\u00a0(insbesondere bei niedrigen Durchflussraten), bei der sich die beiden Phasen\u00a0unter dem Einfluss der Schwerkraft\u00a0<strong>trennen<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Bei einer konstanten Fl\u00fcssigkeitsstr\u00f6mungsrate neigt die Dampf \/ Gas-Phase dazu, sich bei\u00a0<strong>kleinen Dampfstr\u00f6mungsraten<\/strong>\u00a0als\u00a0<strong>kleine Blasen<\/strong>\u00a0zu verteilen\u00a0.\u00a0<strong>Eine Erh\u00f6hung des Hohlraumanteils<\/strong>\u00a0f\u00fchrt zur\u00a0<strong>Agglomeration<\/strong>\u00a0von Blasen zu\u00a0<strong>gr\u00f6\u00dferen Stopfen und<\/strong>\u00a0Butzen\u00a0.\u00a0Eine weitere Agglomeration von Butzen, die durch eine weitere\u00a0<strong>Erh\u00f6hung des Hohlraumanteils<\/strong>\u00a0verursacht wird, bewirkt eine Trennung der Phasen in\u00a0<strong>ringf\u00f6rmige Muster,<\/strong>\u00a0wobei sich Fl\u00fcssigkeit an der Kanalwand konzentriert und\u00a0<strong>Dampf im zentralen Kern<\/strong>\u00a0des vertikalen Kanals\u00a0<strong>str\u00f6mt<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p><strong>Bei einem horizontalen Kanal<\/strong>\u00a0neigt die Gravitationskraft dazu, den Fl\u00fcssigkeitsring zum Boden des Kanals hin abzuleiten, was zu einer\u00a0<strong>geschichteten Str\u00f6mung f\u00fchrt<\/strong>\u00a0.\u00a0Die auf die fl\u00fcssige Phase wirkende Gravitationskraft kann durch kinetische Kr\u00e4fte bei hohen Str\u00f6mungsraten \u00fcberwunden werden, wodurch geschichtete Str\u00f6mungen zu ringf\u00f6rmigen Str\u00f6mungen zur\u00fcckkehren.\u00a0<strong>Bei sehr hohen Durchflussraten<\/strong>\u00a0wird der Ringfilm durch die Scherung des Dampfkerns verd\u00fcnnt und die gesamte Fl\u00fcssigkeit wird als Tr\u00f6pfchen in der Dampfphase mitgerissen.\u00a0Dieses Str\u00f6mungsregime wird \u00fcblicherweise als\u00a0<strong>Nebelstr\u00f6mung bezeichnet<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Siehe auch:\u00a0\u00a0<strong>Engineering Data Book III, JR Thome, Wolverine Tube Inc, 2004.<\/strong><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Str\u00f6mungsmuster &#8211; vertikale Rohre<\/h2>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<ul>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Sprudelnder Fluss<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Schwallstr\u00f6mung<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Abwanderungsfluss<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Ringstr\u00f6mung<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Nebelfluss<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_14791\" class=\"wp-caption alignleft\" aria-describedby=\"caption-attachment-14791\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Churn-Annular-Mist-Flow.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-14791 size-medium lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Churn-Annular-Mist-Flow-300x191.png\" alt=\"Sprudelnd - Schnecke - Kanne - Ring - Nebel - Fluss\" width=\"300\" height=\"191\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Churn-Annular-Mist-Flow-300x191.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14791\" class=\"wp-caption-text\">Skizzen von Str\u00f6mungsregimen f\u00fcr die Zweiphasenstr\u00f6mung in einem vertikalen Rohr.\u00a0Quelle: Weisman, J. Zweiphasenstr\u00f6mungsmuster.\u00a0Kapitel 15 im Handbuch der in Bewegung befindlichen Fl\u00fcssigkeiten, Cheremisinoff NP, Gupta R. 1983, Ann Arbor Science Publishers.<\/figcaption><\/figure>\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<figure id=\"attachment_14788\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-14788\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-vertical-flow-Hewitt.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-14788 size-full lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-vertical-flow-Hewitt.png\" alt=\"Str\u00f6mungsmuster - vertikale Str\u00f6mung - Hewitt\" width=\"428\" height=\"397\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-vertical-flow-Hewitt.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14788\" class=\"wp-caption-text\">Die vertikale Str\u00f6mungsregimekarte von Hewitt und Roberts (1969) f\u00fcr die Str\u00f6mung in einem Rohr mit 3,2 cm Durchmesser, validiert sowohl f\u00fcr die Luft \/ Wasser-Str\u00f6mung bei atmosph\u00e4rischem Druck als auch f\u00fcr die Dampf \/ Wasser-Str\u00f6mung bei hohem Druck.\u00a0Quelle: Brennen, CE, Grundlagen mehrphasiger Str\u00f6mungen, Cambridge University Press, 2005, ISBN 0521 848040<\/figcaption><\/figure>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Str\u00f6mungsmuster &#8211; Horizontale Rohre<\/h2>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<ul>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Sprudelnder Fluss<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Geschichtete Str\u00f6mung<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Plug Flow und Slug Flow<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Ringstr\u00f6mung<\/li>\n<li class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">Nebelfluss<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-50 lgc-tablet-grid-50 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_14790\" class=\"wp-caption alignleft\" aria-describedby=\"caption-attachment-14790\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Plug-Annular-Stratified-Mist-Wavy.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-14790 size-medium lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Plug-Annular-Stratified-Mist-Wavy-300x252.png\" alt=\"Blase, Stopfen, Schnecke, Ring, Nebel, geschichtete oder gewellte Str\u00f6mung\" width=\"300\" height=\"252\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Bubbly-Slug-Plug-Annular-Stratified-Mist-Wavy-300x252.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14790\" class=\"wp-caption-text\">Skizzen von Str\u00f6mungsregimen f\u00fcr die Zweiphasenstr\u00f6mung in einem horizontalen Rohr.\u00a0Quelle: Weisman, J. Zweiphasenstr\u00f6mungsmuster.\u00a0Kapitel 15 im Handbuch der in Bewegung befindlichen Fl\u00fcssigkeiten, Cheremisinoff NP, Gupta R. 1983, Ann Arbor Science Publishers.<\/figcaption><\/figure>\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<figure id=\"attachment_14789\" class=\"wp-caption aligncenter\" aria-describedby=\"caption-attachment-14789\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-horizontal-flow.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-14789 size-full lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-horizontal-flow.png\" alt=\"Str\u00f6mungsmuster - horizontale Str\u00f6mung\" width=\"436\" height=\"416\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/flow-patterns-horizontal-flow.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14789\" class=\"wp-caption-text\">Eine Str\u00f6mungsregime-Karte f\u00fcr die Str\u00f6mung eines Luft \/ Wasser-Gemisches in einem horizontalen Rohr mit 2,5 cm Durchmesser bei 25 \u00b0 C und 1 bar.\u00a0Durchgezogene Linien und Punkte sind experimentelle Beobachtungen der \u00dcbergangsbedingungen, w\u00e4hrend die schraffierten Zonen theoretische Vorhersagen darstellen.\u00a0Quelle: Mandhane, JM, Gregory, GA und Aziz, KA (1974).\u00a0Eine Str\u00f6mungsmusterkarte f\u00fcr die Gas-Fl\u00fcssigkeitsstr\u00f6mung in horizontalen Rohren.\u00a0Int.\u00a0J. Mehrphasenstr\u00f6mung<\/figcaption><\/figure>\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>Str\u00f6mungsmuster w\u00e4hrend der Verdunstung<\/h2>\n<p>Der vorherige Abschnitt beschreibt verschiedene\u00a0<strong>Flussmuster<\/strong>\u00a0und beschreibt kurz ihr Verhalten.\u00a0Es wurde angenommen, dass diese Str\u00f6mungsmuster einen\u00a0<strong>konstanten Hohlraumanteil<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>konstante Oberfl\u00e4chengeschwindigkeiten aufweisen<\/strong>\u00a0.\u00a0Es gibt jedoch viele industrielle Anwendungen, die einen\u00a0<strong>variablen Hohlraumanteil<\/strong>\u00a0und variable Oberfl\u00e4chengeschwindigkeiten\u00a0ber\u00fccksichtigen m\u00fcssen\u00a0.\u00a0In der Nuklearindustrie m\u00fcssen wir uns mit Str\u00f6mungsmustern w\u00e4hrend der\u00a0<strong>Verdampfung<\/strong>\u00a0(dh w\u00e4hrend \u00c4nderungen der\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\/\">Hohlraumfraktion<\/a>\u00a0)\u00a0befassen\u00a0.<\/p>\n<p>Detaillierte Kenntnisse \u00fcber\u00a0<strong>Phasen\u00e4nderungen<\/strong>\u00a0und das Verhalten der Str\u00f6mung w\u00e4hrend des Phasenwechsels sind eine der wichtigsten \u00dcberlegungen bei der Auslegung eines\u00a0<a title=\"Kernreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-reactor\/\"><strong>Kernreaktors<\/strong><\/a>\u00a0, insbesondere bei folgenden Anwendungen:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-vertical-channel-fig.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-14854 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-vertical-channel-fig.png\" alt=\"konvektive Verdunstung - vertikaler Kanal\" width=\"262\" height=\"633\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-vertical-channel-fig.png\" \/><\/a><a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\">BWR &#8211; Siedewasserreaktoren<\/a>\n<ul>\n<li>Ein\u00a0<strong>Siedewasserreaktor<\/strong>\u00a0wird\u00a0wie ein PWR durch Wasser\u00a0gek\u00fchlt und\u00a0<a title=\"Neutronenmoderator\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/neutron-moderator\/\">moderiert<\/a>\u00a0, jedoch mit einem\u00a0<strong>niedrigeren Druck<\/strong>\u00a0(7 MPa), wodurch das Wasser\u00a0<strong>im 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.<\/li>\n<li>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(CHF &#8211; kritischer W\u00e4rmefluss), 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\u00a0.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><a title=\"PWR - Druckwasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">PWR &#8211; Druckwasserreaktoren<\/a>\n<ul>\n<li>Bei\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.\u00a0Bei PWRs ist das problematische Ph\u00e4nomen nicht das Austrocknen.\u00a0Bei PWRs ist der kritische Fluss ein\u00a0<strong>invertierter Ringfluss<\/strong>\u00a0.\u00a0Diese Str\u00f6mung tritt auf, wenn eine Brennstabummantelungsfl\u00e4che \u00fcberhitzt ist, was zur Bildung einer\u00a0<strong>lokalen Dampfschicht f\u00fchrt<\/strong>Dies f\u00fchrt zu einer dramatischen Verringerung der W\u00e4rme\u00fcbertragungsf\u00e4higkeit.\u00a0Dieses Ph\u00e4nomen ist als\u00a0<strong>Abweichung vom Sieden der Keime &#8211; DNB &#8211; bekannt<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Unterschied im Flussregime zwischen dem Fluss nach dem Austrocknen und dem Fluss nach dem DNB ist in der Abbildung dargestellt.<\/li>\n<li>Bei PWRs tritt die Verdampfung auch bei Dampferzeugern auf.\u00a0Dampferzeuger sind\u00a0<strong>W\u00e4rmetauscher<\/strong>\u00a0, mit denen\u00a0<strong>Speisewasser<\/strong>\u00a0aus W\u00e4rme, die in einem\u00a0<a href=\"https:\/\/www.reactor-physics.com\/what-is-reactor-core-definition\/\">Kern<\/a>\u00a0eines\u00a0<a href=\"https:\/\/www.reactor-physics.com\/what-is-reactor-core-definition\/\">Kernreaktors erzeugt<\/a>\u00a0wird,\u00a0<strong>in Dampf umgewandelt wird<\/strong>\u00a0.\u00a0Der erzeugte Dampf treibt die Turbine an.<\/li>\n<\/ul>\n<\/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\">\n<div class=\"su-accordion\">\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><\/div>\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-horizontal-channel-fig.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-14855 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-horizontal-channel-fig.png\" alt=\"konvektive Verdunstung - horizontaler Kanal\" width=\"587\" height=\"226\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-evaporation-horizontal-channel-fig.png\" \/><\/a><\/p>\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\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<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\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>Zweiphasiger Druckabfall<\/h2>\n<p>Bei der praktischen Analyse von Rohrleitungssystemen ist der\u00a0<strong>Druckverlust aufgrund von viskosen Effekten<\/strong>\u00a0entlang der L\u00e4nge des Systems sowie\u00a0<strong>zus\u00e4tzliche Druckverluste<\/strong>\u00a0aufgrund anderer\u00a0<strong>technologischer Ger\u00e4te<\/strong>\u00a0wie Ventile, B\u00f6gen, Rohrleitungseing\u00e4nge, Armaturen und T-St\u00fccke\u00a0von gr\u00f6\u00dfter Bedeutung\u00a0.<\/p>\n<p>Im Gegensatz zu einphasigen Druckabf\u00e4llen ist die Berechnung und Vorhersage von zweiphasigen Druckabf\u00e4llen ein viel komplexeres Problem, und die f\u00fchrenden Methoden unterscheiden sich erheblich.\u00a0Experimentelle Daten zeigen, dass der\u00a0<strong>Reibungsdruckabfall im Zweiphasenstrom<\/strong>\u00a0(z. B. in einem Siedekanal)\u00a0<strong>wesentlich h\u00f6her ist<\/strong>\u00a0als der f\u00fcr einen Einphasenstrom mit gleicher L\u00e4nge und gleichem Massenstrom.\u00a0Erkl\u00e4rungen hierf\u00fcr sind eine scheinbar erh\u00f6hte Oberfl\u00e4chenrauheit aufgrund von Blasenbildung auf der erhitzten Oberfl\u00e4che und erh\u00f6hte Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten.<\/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>Druckabfall &#8211; Homogenes Str\u00f6mungsmodell<\/h2>\n<p>Der einfachste Ansatz zur Vorhersage von Zweiphasenstr\u00f6mungen besteht darin, die gesamte Zweiphasenstr\u00f6mung so zu behandeln, als ob sie\u00a0<strong>alle fl\u00fcssig w\u00e4re<\/strong>\u00a0, au\u00dfer dass sie mit der\u00a0<strong>Geschwindigkeit<\/strong>\u00a0des Zweiphasengemisches flie\u00dft\u00a0.\u00a0Die zweiphasigen Druckabf\u00e4lle f\u00fcr Str\u00f6mungen in Rohren und Kan\u00e4len sind die Summe von drei Beitr\u00e4gen:<\/p>\n<ul>\n<li>der statische Druckabfall\u00a0<strong>\u2206p\u00a0<sub>statisch<\/sub>\u00a0<\/strong>(\u00a0<a title=\"Elevation Head\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/bernoullis-equation-bernoullis-principle\/elevation-head-2\/\">H\u00f6henkopf<\/a>\u00a0)<\/li>\n<li>der Impulsdruckabfall\u00a0<strong>\u2206p\u00a0<sub>Mutter<\/sub><\/strong>\u00a0(\u00a0<a title=\"Fl\u00fcssigkeitsbeschleunigung - Druckverlust\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/minor-head-loss-local-losses\/fluid-acceleration-pressure-loss\/\">Fl\u00fcssigkeitsbeschleunigung<\/a>\u00a0)<\/li>\n<li>der Reibungsdruckabfall\u00a0<strong>\u2206p\u00a0<sub>Reibung<\/sub><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p>Der Gesamtdruckabfall des Zweiphasenstroms betr\u00e4gt dann:<\/p>\n<p><strong>\u2206p\u00a0<sub>total<\/sub>\u00a0= \u2206p\u00a0<sub>statisch<\/sub>\u00a0+ \u2206p\u00a0<sub>Mutter<\/sub>\u00a0+ \u2206p\u00a0<sub>Reibung<\/sub><\/strong><\/p>\n<p>Die statischen und Impulsdruckabf\u00e4lle k\u00f6nnen \u00e4hnlich wie bei einphasiger Str\u00f6mung und unter Verwendung der homogenen\u00a0<a title=\"Gemischdichte - Zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/mixture-density-two-phase-flow\/\">Gemischdichte berechnet werden<\/a>\u00a0:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/mixture-density-definition.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-14774 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/mixture-density-definition.png\" alt=\"Gemischdichte - Definition\" width=\"312\" height=\"51\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/mixture-density-definition.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Der problematischste Begriff ist der\u00a0<strong>Reibungsdruckabfall\u00a0<\/strong><strong>\u2206p\u00a0<sub>Reibung<\/sub><\/strong>\u00a0, der auf dem einphasigen Druckabfall basiert, der mit dem\u00a0<strong>Zweiphasenkorrekturfaktor multipliziert wird<\/strong>\u00a0(\u00a0<strong>homogener Reibungsmultiplikator &#8211; \u03a6\u00a0<sub>lo\u00a0<\/sub><sup>2<\/sup><\/strong>\u00a0).\u00a0Durch diesen Ansatz ist die Reibungskomponente des zweiphasigen Druckabfalls:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-14901 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation.png\" alt=\"zweiphasiger Druckabfall - Gleichung\" width=\"225\" height=\"68\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>wobei\u00a0<strong>(dP \/ dz)\u00a0<sub>2f der<\/sub><\/strong>\u00a0\u00a0Reibungsdruckgradient der Zweiphasenstr\u00f6mung ist und\u00a0<strong>(dP \/ dz)\u00a0<sub>1f der<\/sub><\/strong>\u00a0\u00a0Reibungsdruckgradient ist, wenn die gesamte Str\u00f6mung (der Gesamtmassenstr\u00f6mungsrate G) als Fl\u00fcssigkeit in den Kanal flie\u00dft (\u00a0<a title=\"Gro\u00dfer Kopfverlust - Reibungsverlust\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/major-head-loss-friction-loss\/\">Standard-Einphasendruck) fallen lassen<\/a>\u00a0).\u00a0Der Term\u00a0<strong>\u03a6\u00a0<sub>lo\u00a0<\/sub><sup>2\u00a0<\/sup><\/strong>\u00a0ist der\u00a0<strong>homogene Reibungsmultiplikator<\/strong>\u00a0, der nach verschiedenen Methoden abgeleitet werden kann.\u00a0Einer der m\u00f6glichen Multiplikatoren ist gleich\u00a0<strong>\u03a6\u00a0<sub>lo\u00a0<\/sub><sup>2<\/sup>\u00a0\u00a0= (1 + x\u00a0<sub>g<\/sub>\u00a0(\u03c1\u00a0<sub>l<\/sub>\u00a0\/ \u03c1\u00a0<sub>g<\/sub>\u00a0&#8211; 1))\u00a0\u00a0und daher:<\/strong><br \/>\n<a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation2.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-14902 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation2.png\" alt=\"zweiphasiger Druckabfall - Gleichung2\" width=\"369\" height=\"78\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/two-phase-pressure-drop-equation2.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Wie zu sehen ist, legt dieses einfache Modell nahe, dass die\u00a0<strong>zweiphasigen Reibungsverluste auf jeden Fall h\u00f6her sind als die einphasigen Reibungsverluste.\u00a0<\/strong>Der homogene Reibungsvervielfacher steigt mit der\u00a0<a title=\"Statische Qualit\u00e4t - Durchflussqualit\u00e4t\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/static-quality-flow-quality\/\"><strong>Str\u00f6mungsqualit\u00e4t<\/strong><\/a>\u00a0schnell an\u00a0.<\/p>\n<p>Typische\u00a0<strong>Flie\u00dfqualit\u00e4ten<\/strong>\u00a0in\u00a0<a title=\"Dampfgenerator\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/steam-generator\/\"><strong>Dampferzeugern<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0<a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\"><strong>BWR-Kernen<\/strong><\/a>\u00a0liegen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10 bis 20%.\u00a0Der entsprechende Zweiphasen-Reibungsverlust w\u00e4re dann\u00a0<strong>2- bis 4-<\/strong>\u00a0mal so hoch wie in einem \u00e4quivalenten Einphasensystem.<\/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<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\"><\/div>\n<\/div>\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>Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4t<\/h2>\n<p>Im Allgemeinen gibt es eine\u00a0<strong>Reihe von Instabilit\u00e4ten<\/strong>\u00a0, die in\u00a0<strong>Zweiphasensystemen auftreten k\u00f6nnen<\/strong>\u00a0.\u00a0In der\u00a0<a title=\"Nuklearwissenschaft\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/\">Nukleartechnik<\/a>\u00a0ist die Untersuchung der\u00a0<strong>Mehrphasenstr\u00f6mungsstabilit\u00e4t<\/strong>\u00a0beim\u00a0<strong>Unfallmanagement<\/strong>\u00a0von\u00a0<a title=\"PWR - Druckwasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">Druckwasserreaktoren<\/a>\u00a0von\u00a0<a title=\"PWR - Druckwasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">gr\u00f6\u00dfter\u00a0<\/a><strong>Bedeutung und<\/strong>\u00a0bei\u00a0<strong>normalen \/ abnormalen Bedingungen<\/strong>\u00a0in\u00a0<a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\">Siedewasserreaktoren<\/a>\u00a0von\u00a0<strong>h\u00f6chster Bedeutung<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Bei\u00a0<strong>PWRs<\/strong>\u00a0im\u00a0<strong>Normalbetrieb wird<\/strong>\u00a0der Durchfluss als einphasig betrachtet.\u00a0Es wurden jedoch zahlreiche Studien zur Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4t bei\u00a0<strong>Transienten und Unf\u00e4llen<\/strong>\u00a0(z. B.\u00a0<strong>Unfall mit K\u00fchlmittelverlust &#8211; LOCA oder Ausl\u00f6sen von RCPs mit nat\u00fcrlicher Zirkulation<\/strong>\u00a0) durchgef\u00fchrt\u00a0<strong>,<\/strong>\u00a0bei denen Str\u00f6mungsschwankungen oder Str\u00f6mungsumkehrungen auftreten k\u00f6nnen auftreten.<\/p>\n<p>Str\u00f6mungsschwingungen sind Str\u00f6mungsschwankungen, die insbesondere durch Hohlraumformationen verursacht werden und aus mehreren Gr\u00fcnden unerw\u00fcnscht sind.<\/p>\n<ul>\n<li>Str\u00f6mungsschwingungen k\u00f6nnen\u00a0<strong>unerw\u00fcnschte mechanische Belastungen der<\/strong>\u00a0Kraftstoffkomponenten (z. B. Abstandsgitter) verursachen.\u00a0Dies kann zum Ausfall dieser Komponenten aufgrund von Erm\u00fcdung f\u00fchren.<\/li>\n<li>Str\u00f6mungsschwingungen beeinflussen die\u00a0<strong>lokalen W\u00e4rme\u00fcbertragungseigenschaften<\/strong>\u00a0.\u00a0Im Fall von\u00a0<a title=\"PWR - Druckwasserreaktor\" 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.\u00a0Durch Tests wurde festgestellt, dass der\u00a0<strong>kritische W\u00e4rmefluss (CHF)<\/strong>\u00a0, der f\u00fcr die Abweichung vom Blasensieden (DNB\u00a0<strong>)<\/strong>\u00a0erforderlich ist, bei oszillierendem Fluss um bis zu 40% gesenkt werden kann.\u00a0Dies verringert die\u00a0<strong>thermische Grenze<\/strong>\u00a0und die Leistungsdichte entlang der L\u00e4nge des\u00a0<a title=\"Reaktorkern\" href=\"https:\/\/www.reactor-physics.com\/what-is-reactor-core-definition\/\">Reaktorkerns<\/a>\u00a0erheblich\u00a0.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Str\u00f6mungsschwingungen k\u00f6nnen w\u00e4hrend\u00a0<strong>nat\u00fcrlicher Zirkulationsvorg\u00e4nge<\/strong>\u00a0(z. B. nach Ausl\u00f6sung aller RCPs)\u00a0ein Problem sein\u00a0.\u00a0<strong>Die nat\u00fcrliche Zirkulation<\/strong>\u00a0ist ein wichtiges Konstruktionsmerkmal und der ultimative W\u00e4rmeabfuhrmechanismus.\u00a0Aufgrund der geringen Durchflussraten kann es zum sieden des K\u00fchlmittels kommen und es k\u00f6nnen Durchflussschwingungen entstehen.\u00a0W\u00e4hrend der nat\u00fcrlichen Zirkulation k\u00f6nnen die w\u00e4hrend einer Str\u00f6mungsschwingung gebildeten Dampfblasen eine ausreichende Wirkung haben, um tats\u00e4chlich eine vollst\u00e4ndige Str\u00f6mungsumkehr im betroffenen Kanal zu bewirken.<\/p>\n<figure id=\"attachment_14932\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-14932\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/BWR-flow-instability.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-14932 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/BWR-flow-instability-300x177.png\" alt=\"BWR - Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4t\" width=\"300\" height=\"177\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/BWR-flow-instability-300x177.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-14932\" class=\"wp-caption-text\">Instabilit\u00e4tsbereich in der Leistungsflusskarte f\u00fcr den BWR-Reaktor.\u00a0Quelle: Francesco D&#8217;Auria, The BWR Stability Issue, THICKET 2008 &#8211; Sitzung IX &#8211; Papier 26<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Bei\u00a0<a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\">SWR<\/a><\/strong>\u00a0tritt im\u00a0<strong>Normalbetrieb\u00a0<\/strong><strong><a title=\"BWR - Siedewasserreaktor\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/bwr-boiling-water-reactor\/\">eine<\/a><\/strong>\u00a0Verdampfung des K\u00fchlmittels auf\u00a0, was ein sehr erw\u00fcnschtes Ph\u00e4nomen ist.\u00a0Andererseits bewirkt die konvektive Verdampfung im Kraftstoffkanal, dass sich das\u00a0<a title=\"Str\u00f6mungsmuster - Zweiphasenstr\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/two-phase-fluid-flow\/flow-patterns-two-phase-flow\/\">Str\u00f6mungsmuster<\/a>\u00a0entlang des Kraftstoffkanals in Abh\u00e4ngigkeit von der Str\u00f6mungsrate und der W\u00e4rmeleistung \u00e4ndert.\u00a0Es wurde gefunden, dass es\u00a0<strong>Instabilit\u00e4tsbereiche gibt<\/strong>\u00a0, in denen Zweiphasenstr\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten auftreten k\u00f6nnen.\u00a0Diese zweiphasigen Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten sind unerw\u00fcnscht, da sie zu mechanischen Vibrationen und Systemsteuerungsproblemen f\u00fchren, den normalen Betrieb beeintr\u00e4chtigen, Betriebsparameter einschr\u00e4nken und die Reaktorsicherheit beeinflussen k\u00f6nnen.\u00a0Es muss angemerkt werden, dass die Str\u00f6mungsstabilit\u00e4t in SWR f\u00fcr viele Jahre kein gro\u00dfes Problem darstellt, da es sich um ein bekanntes Ph\u00e4nomen handelt.<\/p>\n<p>Im Allgemeinen gibt es viele Klassifikationen von Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten.\u00a0Die folgende Klassifizierung basiert auf thermohydraulischen Grundmechanismen:<\/p>\n<p><strong>Die statischen Instabilit\u00e4ten<\/strong>\u00a0sind:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Str\u00f6mungsexkursion<\/strong><\/li>\n<li><strong>siedende Krise<\/strong><\/li>\n<li><strong>Entspannungstypen, einschlie\u00dflich Flussmuster\u00fcbergang<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Die dynamischen Instabilit\u00e4ten<\/strong>\u00a0sind:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Dichtewellenschwingungen<\/strong><\/li>\n<li><strong>Druckabfallschwingungen<\/strong><\/li>\n<li><strong>Thermische Schwingungen<\/strong>\u00a0.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die richtige Charakterisierung der Instabilit\u00e4ten und die Bedingungen f\u00fcr ihr Auftreten k\u00f6nnen den optimalen und sicheren Betrieb der Systeme bestimmen.\u00a0Die am meisten akzeptierte Erkl\u00e4rung f\u00fcr das Auftreten des dynamischen Typs von Instabilit\u00e4ten, die als\u00a0<strong>Dichtewellenoszillationen (DWO) bezeichnet werden<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p><strong>Die Dichtewelle<\/strong>\u00a0verursacht eine Verz\u00f6gerung des\u00a0<strong>lokalen Druckabfalls<\/strong>\u00a0, die durch eine \u00c4nderung des Einlassstroms verursacht wird.\u00a0Aufgrund dieser Verz\u00f6gerung kann die Summe aller lokalen Druckabf\u00e4lle zu einem Gesamtabfall f\u00fchren,\u00a0<strong>der<\/strong>\u00a0mit dem Einlassstrom\u00a0<strong>phasenverschoben<\/strong>\u00a0ist.\u00a0Der grundlegende Mechanismus, der Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten in SWRs verursacht, ist die Dichtewelle.\u00a0Die charakteristischen Perioden dieser Schwingungen h\u00e4ngen mit der Zeit zusammen, die ein Fluidteilchen ben\u00f6tigt, um sich durch die gesamte Schleife zu bewegen.<\/p>\n<p>In SWR beobachtete Arten von Instabilit\u00e4ten<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Instabilit\u00e4ten des Steuerungssystems.\u00a0<\/strong>Instabilit\u00e4ten des Steuersystems h\u00e4ngen mit der Wirkung von Reglern zusammen, die \u00fcber Aktuatoren versuchen, einige der Variablen des Reaktors zu regulieren.<\/li>\n<li><strong>Kanalflussinstabilit\u00e4ten.\u00a0<\/strong>Diese Art von Instabilit\u00e4t kann wie folgt beschrieben werden: Nehmen wir eine Str\u00f6mungsst\u00f6rung an.\u00a0Diese St\u00f6rung verursacht eine &#8220;Welle&#8221; von Hohlr\u00e4umen, die sich durch den Kanal nach oben bewegen und einen zweiphasigen Druckabfall erzeugen (der Druckabfall nimmt mit zunehmendem Hohlraumanteil signifikant zu), der gegen\u00fcber der urspr\u00fcnglichen St\u00f6rung verz\u00f6gert ist.\u00a0Ein Anstieg des Kanaldruckabfalls (Dichtewelle) kann zu einer Instabilit\u00e4t der Durchflussrate f\u00fchren.<\/li>\n<li><strong>Gekoppelte neutronisch-thermohydraulische Instabilit\u00e4t.\u00a0<\/strong>Die dominierende Art von Instabilit\u00e4ten in kommerziellen BWRs ist die gekoppelte neutronisch-thermohydraulische Instabilit\u00e4t (auch als\u00a0<strong>Reaktivit\u00e4tsinstabilit\u00e4t bekannt<\/strong>\u00a0).\u00a0Die Energieerzeugung in Siedewasserreaktoren ist direkt mit dem Kraftstoff im\u00a0Zusammenhang\u00a0<a title=\"Neutronenflussdichte - Neutronenintensit\u00e4t\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/nuclear-engineering-fundamentals\/neutron-nuclear-reactions\/neutron-flux-neutron-intensity\/\"><strong>Neutronenflu\u00df<\/strong><\/a>\u00a0, die stark auf den durchschnittlichen zusammenh\u00e4ngt\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\/\"><strong>Hohlraumanteil<\/strong><\/a>\u00a0in den Kernkan\u00e4len durch.\u00a0Dieser Effekt wird als\u00a0<a title=\"Reaktivit\u00e4tskoeffizienten - Reaktivit\u00e4tsr\u00fcckmeldungen\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/nuclear-fission-chain-reaction\/reactivity-coefficients-reactivity-feedbacks\/\"><strong>Reaktivit\u00e4tsr\u00fcckkopplung bezeichnet<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Die durch \u00c4nderungen des Hohlraumanteils (\u00a0<a title=\"Hohlraumkoeffizient\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/nuclear-fission-chain-reaction\/reactivity-coefficients-reactivity-feedbacks\/void-coefficient\/\">Hohlraumkoeffizient<\/a>\u00a0)\u00a0verursachte R\u00fcckkopplung der Reaktivit\u00e4t\u00a0wird verz\u00f6gert, wenn sich die Hohlr\u00e4ume durch den Kraftstoffkanal nach oben bewegen.\u00a0In einigen F\u00e4llen kann die Verz\u00f6gerung lang genug sein und die\u00a0<strong>R\u00fcckmeldung ung\u00fcltig machen<\/strong>kann stark genug sein, dass die Reaktorkonfiguration instabil wird.\u00a0In diesem Fall kann der Neutronenfluss schwingen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Besondere Referenzen:<\/p>\n<ul>\n<li>Francesco D&#8217;Auria, Das BWR-Stabilit\u00e4tsproblem, THICKET 2008 &#8211; Sitzung IX &#8211; Papier 26<\/li>\n<li>Dag Str\u00f8msv\u00e5g, Grundlegende Mechanismen von Dichtewellenschwingungen und der Effekt der Unterk\u00fchlung, NTNU, 2011.<\/li>\n<li>J. March-Leuba, Dichte-Wellen-Instabilit\u00e4ten in Siedewasserreaktoren.\u00a0NUREG \/ CR-6003, ORNL, 1992.<\/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>\n<div><\/div>\n<div>\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","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zweiphasenstr\u00f6mung ist per Definition der interaktive Fluss von zwei unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen, beispielsweise in einer Leitung. Zweiphasen-Fl\u00fcssigkeitsstrom &#8211; Gas-Fl\u00fcssigkeitsstrom. W\u00e4rmetechnik Zweiphasenstr\u00f6mung Per Definition ist der\u00a0Mehrphasenfluss\u00a0der interaktive Fluss von\u00a0zwei oder mehr\u00a0unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen in beispielsweise einer Leitung.\u00a0Jede Phase, die einen Volumenanteil (oder Massenanteil) an festem, fl\u00fcssigem oder gasf\u00f6rmigem Material darstellt, hat ihre\u00a0eigenen\u00a0Eigenschaften,\u00a0Geschwindigkeit\u00a0und\u00a0Temperatur\u00a0. &#8230; <a title=\"Was ist die Zweiphasenstr\u00f6mung &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-ein-zweiphasiger-flussigkeitsstrom-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist die Zweiphasenstr\u00f6mung &#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 die Zweiphasenstr\u00f6mung - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Zweiphasenstr\u00f6mung ist per Definition der interaktive Fluss von zwei unterschiedlichen Phasen mit gemeinsamen Schnittstellen, beispielsweise in einer Leitung. 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