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Wärmeübergang und Strömungsformen beim Sieden in teilweise benetzten horizontal und geneigt verlegten Rohren

 

Dr.-Ing. K. Grotjahn

 

In horizontalen oder geneigten, zweiphasig durchströmten Rohrleitungen treten in Abhängigkeit der Volumenströme der flüssigen und gasförmigen Phasen verschiedene Strömungsformen auf. Ist die Strömung mit einem Wärmeübergang über den Rohrmantel an die Umgebung verbunden, wird dieser in starkem Maße von den Strömungsformen und somit von den Phasenverteilungen im Rohr beeinflußt. Besonders häufig auftretende und aufgrund der Phasenverteilung den Wärmeübergang stark beeinflussende Strömungsformen sind die Schichtenströmung, die Schwallströmung sowie die Ringströmung. Ein ebenfalls wichtiger Strömungszustand ist das Sieden und Verdampfen und sein Einfluß auf den Wärmeübergang im Rohr. Bisher konnte der Einfluß der genannten Strömungsformen und deren Übergangsformen auf den Wärmeübergang in horizontalen oder geneigt ver-legten Rohren nicht zufriedenstellend beschrieben werden. Sowohl der Einfluß der genauen Phasenanteile von Gas und Flüssigkeit als auch der Einfluß der Rohrneigung sollen daher in experimentellen und theoretischen Arbeiten näher untersucht werden. Neben der Untersuchung des lokalen Gasgehaltes in den verschiedenen Bereichen der dargestellten Strömungsformen soll der Einfluß des Rohrdurchmessers sowie des Neigungswinkels des Rohres auf die Filmdickenverteilung bei offener und geschlossener Ringströmung unter-sucht werden.

 

 

Die experimentellen Arbeiten sollen mit Hilfe tomografischer Meßtechniken durchgeführt werden. Mit hoher zeitlicher und örtlicher Auflösung wird somit u.a. das Messen instationärer Filmdickenverteilungen möglich.

 

 

Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen werden mit den Ergebnissen zum Wärmeübergang verglichen und kombiniert. Auf der Basis der Ergebnisse und daraus abgeleiteten physikalischen Erkenntnisse wird der Wärmeübergang in Abhängigkeit des Gasgehaltes, der Strömungsformen sowie der Filmdicke und der Wellenbewegung neu beschrieben.