Experimentelle Untersuchung polydisperser Dampf/Wasser-Strömungen mit Phasenübergang in einer vertikalen DN200-Teststrecke

Zweiphasenströmungen spielen eine wichtige Rolle bei der Sicherheitsbewertung bzw. Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse. Ein wichtiger Anwendungsbereich für Zweiphasenströmungen sind die konventionelle und die Kernkraftwerkstechnik, bei denen in Dampfkesseln, Dampferzeugern aber auch in Siedewasserreaktoren schon im Normalbetrieb unterschiedliche Dampfgehalte und damit verschiedene Strömungsformen auftreten. Für die nukleare Sicherheitsforschung ist die zuverlässige Vorhersage charakteristischer Parameter von Zweiphasenströmungen in Störfallanalysen wichtig. Bei hypothetischen Leck- bzw. Reaktivitätsstörfällen in Siedewasser- oder Druckwasserreaktoren können auf Grund der teilweisen Verdampfung des Kühlmittels komplexe Zweiphasenströmungen auftreten. Auch für solche Fälle muss die Abfuhr der im Kern generierten Nachzerfallswärme nachgewiesen werden.
Eine zweckmäßige Methode zur Modellierung von Mehrphasenströmungen ist die dreidimensionale rechnergestützte Simulation der Strömungsvorgänge mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) Programmen. Während diese Programme gegenwärtig für einphasige Strömungen gute Ergebnisse liefern, besteht im Zweiphasenbereich noch Entwicklungsbedarf. Zur Modell-entwicklung und –validierung sind qualitativ hochwertige Daten von Experimenten in praxisrelevanten Geometrien bei hohen Drücken und Temperaturen erforderlich. Ein wesentlicher Teil dieser Datenbasis wird im Rahmen der TOPFLOW Projekte bereitgestellt.
Der Vortrag erläutert die Durchführung von Experimenten mit polydispersen nicht adiabaten Dampf/Wasser-Strömungen und beschreibt die speziell für den Hochtemperaturbereich entwickelte Messtechnik. Ein wesentlicher Bestandteil des Seminars ist die Diskussion von ausgewählten Ergebnissen der Kondensationsversuche, die die Entwicklung der Strömungsstruktur über die Höhe eines vertikalen Rohres sowie die dabei auftretenden Energie- und Stofftrans-portprozesse zwischen den Phasen veranschaulichen.