ISBN 9783843958196

978-3-8439-5819-6, Reihe Energietechnik

Andreas Kohlhepp
Experimentelle Untersuchungen zum Wärmeübergang bei transienten Rohrströmungen

204 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2026), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Dissertation wird der Wärmeübergang bei beheizten Rohrströmungen bei unter- und überkritischen Drücken und transienten Randbedingungen untersucht. Auf Basis von Literaturkorrelationen wird ein Berechnungsmodell implementiert, um die Verläufe und Grenzen der relevanten Wärmeübergangsregime inklusive dem Leidenfrostphänomen darstellen zu können. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Wand-Übertemperatur und Wärmestromdichte (vergleichbar der Nukiyama-Kurven) dargestellt. Dieses Modell kann auch das instabile Verhalten des Wärmeübergangs im Zweiphasengebiet darstellen.

Zur experimentellen Untersuchung wurde die Hochdruckverdampferstrecke HI-PER (High Pressure Evaporation Rig) entworfen und gebaut. Die damit gewonnenen Messdaten wurden den durchgeführten Simulationen und den wenigen verfügbaren Messdaten gegenüber gestellt. Die experimentellen Daten deuten darauf hin, dass es bei einer Unterschreitung des kritischen Drucks parameterabhängig sinnvoll sein kann schnelle Druckänderungen zu fahren. Es werden dabei die Instabilitäten schneller durchfahren. Je nach Parameterwahl kann dadurch das Auftreten der Siedekrise erster Art (DNB) begrenzt werden. Das Auftreten der Siedekrise der zweiten Art (Dryout) bleibt unvermeidlich.

Im überkritischen Druckbereich konnte bei den transienten Experimenten kein instabiles Verhalten festgestellt werden. Die in der Literatur aktuellen Korrelationen und Look-Up-Table sind immer für stationäre Zustände ermittelt und aussagefähig. Es wurde daher Anhand der transienten Messdaten analysiert, ob und wie diese Ansätze für transiente Problemstellungen verwendet werden können. Bei Drücken zwischen 210 bar und dem kritischen Druck existiert in der Literatur eine explizite Parameterlücke. Bei den hier durchgeführten Experimenten zeigt sich, dass einer Extrapolation der Korrelation von Doroshckuk und Kon’kov der Vorzug gegenüber der Extrapolation der Look-Up-Table von Groeneveld zu geben ist.