Messung der Phasenverteilung bei Druckstoßversuchen

Zur Erfassung der Massenverteilung in Zweiphasenströmungen wurde vom Forschungszentrum Rossendorf ein Sensor entwickelt, der ein Querschnittsbild über dem Fluß in der Rohrleitung wiedergibt. Es beruht auf einer in die Rohrleitung eingebauten Gitteranordnung. Das Meßsystem ermittelt zeitlich nacheinander die Leitfähigkeit an den Gitterkreuzungspunkten und speichert diese Meßwerte als ein Bild auf einem angeschlossenen Rechner ab. Die Bildwiederholungsfrequenz beträgt 1024 Hz, das Ergebnis kann als digitaler Film vom Rechner wiedergegeben werden. Diese Untersuchungsmöglichkeit kann in der Verfahrenstechnik mehrfach Interesse finden, wenn es um Experimente zur Auslegung oder Überprüfung von Wärmetauschern, Blasensäulenreaktoren, Dampfmischern u. a. geht. Zum Zweck einer Probemessung wurde dieser Gittersensor an zwei verschiedenen Stellen in eine Druckstoßversuchsanlage (DN 80, PN 63, 21 m lang) zwischen zwei Flansche eingebaut. Es wurde die Form der auftreffenden Strömungsprofils beim Auftreten eines Kondensationsschlages ermittelt. Als Medium diente 30 %iges Methanol. Für das Experiment wurde die Rohrleitung befüllt. Anschließend wurde durch Öffnen einer im unteren Teil der Anlage angeordneten Absperrarmatur ein Teil der Flüssigkeit abgelassen. Durch die Schwerkraft bildet sich im oberen Teil der Rohrleitung eine Dampfblase. Der Druckstoß wird ausgelöst, indem eine Absperrarmatur geöffnet wird. Durch den niedrigen Druck, der in der Dampfblase herrscht, wird Flüssigkeit aus einem Speisebehälter stark beschleunigt und prallt schließlich auf den im senkrechten Abschnitt der Rohrleitung verbliebenen Flüssigkeitsspiegel. Dabei treten kurzzeitige Druckstöße in Höhe von 80 bar auf. Die Struktur des Schwalls wird im Detail durch den Sensor wiedergegeben.