ISBN 9783843937412

978-3-8439-3741-2, Reihe Thermodynamik

Kateřina Žabková
Mehrphasige Strömungen entgasender Flüssigkeiten in unterschiedlich geneigt verlegten Rohrleitungen

217 Seiten, Dissertation Universität Kassel (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Für die Auslegung zweiphasig durchströmter Apparate und Rohrleitungssysteme sind Kenntnisse über die Strömungsform sowie die Phasenverteilung in den Rohren von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wird der Fokus auf adiabate, zweiphasige Strömungen der gasförmigen und flüssigen Phasen in kreisförmigen Rohren gelegt.

Eine umfangreiche Recherche zu mehrphasig strömenden Fluidsystemen in horizontalen, aufwärts und abwärts geneigten Rohrleitungen zeigt, dass die in der Literatur verfügbaren Methoden zur Vorhersage der Strömungsform sowie der Phasenverteilung nur auf bestimmte Fluidsysteme anwendbar sind. Als Fluidsysteme im Sättigungszustand werden überwiegend Einstoffsysteme betrachtet. Insbesondere Sorptionsprozesse in Zweistoffsystemen bleiben in der Literatur unberücksichtigt.

In einer im Technikumsmaßstab erstellten Versuchsanlage werden daher neue experimentelle Arbeiten zum wenig bekannten Strömungsverhalten zweiphasiger Zweistoffsysteme im Sättigungszustand am Beispiel des Stoffsystems Luft und paraffinisches Weißöl durchgeführt.

Bei zunächst einphasiger Förderung des luftgesättigten Öls bilden sich in der Rohrleitung aufgrund des Entgasens der Luft aus dem Öl für niedrige Volumenströme Gastaschen. Diese stellen eine Störung in der Strömung dar, verursachen transiente Strömungsformen und führen zu höheren Druckverlusten in der Rohrleitung. Während der Messung zweiphasiger Strömungen wird beobachtet, dass in der aufsteigenden Rohrleitung unter bestimmten Bedingungen Rückströmungen der flüssigen Phase auftreten. Diese sind von dem Neigungswinkel der Rohrleitung und dem Volumenstrom des Öls abhängig.

Der Abgleich der experimentellen Ergebnisse mit den in der Literatur verfügbaren Berechnungsmodellen zur Bestimmung der Strömungsform sowie zur Berechnung der Druckverluste zeigt, dass weitere Forschungsarbeiten notwendig sind, um bessere, allgemeingültige Berechnungsmodelle zu entwickeln. Dabei sind Lösungs- und Entgasungsvorgänge in adiabaten und nicht adiabaten zweiphasigen Strömungen sowie, im Fall der aufwärts orientierten Strömung, Rückströmungen der flüssigen Phase zu berücksichtigen, um die Druckverluste besser abzuschätzen.