Gegenstand dieser Dissertation ist die Untersuchung des Einflusses von Drahtgestrickeinbauten auf das fluiddynamische und wärmetechnische Betriebsverhalten bei der Naturumlaufverdampfung. Die untersuchten Einbauten wurden angesichts ihres Potenzials, das Betriebsverhalten von Naturumlaufverdampfern zu verbessern und den Betriebsbereich zu erweitern, bewertet. Die Experimente erfolgten an einem mit Wasserdampf beheizten Verdampfer mit drei Verdampferrohren der Geometrie da x s x L = 20 mm x 2 mm x 1.500 mm. Die Einbauten befanden sich in den unteren 40 % der Verdampferrohre, dem Bereich, in dem in den meisten Fällen eine einphasige Konvektion stattfindet. Als Versuchsmedien dienten Wasser und ein Wasser-Glycerin Gemisch. Die experimentellen Untersuchungen geben einen vertieften Einblick in charakteristische Betriebszustände in Naturumlaufverdampfern, angefangen von der Initialisierung des Selbstumlaufs, über die Destabilisierung des Selbstumlaufs mit nicht linearem Betriebsverhalten, bis hin zum stabilen Selbstumlauf. Die experimentellen Ergebnisse wurden anschließend mit Daten eines iterativ, segmentweise und mit etablierten Korrelationen rechnenden Simulationsprogramms verglichen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Im Rahmen steigender Qualitätsanforderungen der Kunden und kürzerer verfügbarer Entwicklungszeiträume sind virtuelle Methoden ein elementarer Bestandteil für die erfolgreiche Produktentwicklung. Aber nicht überall stehen Simulationsmethoden zur Verfügung. Die Auslegung des Wassermanagements und des Korrosionsschutzes ist bis heute eine erfahrungs- und versuchsbasierte Auslegung, welche erst in der Hardwarephase überprüft werden kann. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Simulationsmethodik zur Bestimmung der Fließwege korrosiver Medien und der daraus resultierenden Belastung am virtuellen Prototypen. Neben der Benetzung von Oberflächen ist auch die Benetzungsdauer zu bestimmen. In der Umsetzung kommt ein im technischen Bereich noch junger Ansatz der gitterfreien Strömungssimulation, vertreten durch die Smoothed-Particle-Hydronamics-Methodik (SPH), zum Einsatz. Mit dieser ist es möglich, die Beregnung eines Gesamtfahrzeugs über einen langen Zeitraum mit einem hohen Detailumfang und einem akzeptablen Zeitbedarf zu realisieren. Die am stationären Fahrzeug generierten Ergebnisse ermöglichen dabei eine detaillierte Auswertung der Fließwege und besitzen eine sowohl qualitative als auch quantitative hohe Übereinstimmung mit Prüfstandsdaten. Für die Bestimmung der Benetzungsdauer ist die Simulation des Phasenwechsels vorgesehen. Auch hier bildet die Basis der Einsatz der SPH-Methodik mit einer künstlichen Luftphase. Die notwendigen Randbedingungen sind durch die Kombination mit der konventionellen Strömungssimulation zu generieren. Eine Abschätzung der Effektivität von Gegenmaßnahmen wird somit virtuell möglich.
Aktualisiert: 2023-01-01
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