BLDN - Modell zur Berechnung der axialen Dampfgehaltsverteilung bei der Druckentlastung

Das Programm BLDN (BLow-DowN) basiert auf einem eindimensionalen Strömungsmodell zur Beschreibung der axialen Dampfgehaltsverteilung in einem stehenden zylindrischen Druckbehälter bei einem Abblasevorgang unter Beschränkung auf eine Komponente. Zur Beschreibung der axialen Dampfgehaltsverteilung werden für Dampf und Flüssigkeit die gemeinsamen Massen- und Energieerhaltungsgleichungen gelöst. Es wird von thermodynamischem Gleichgewicht ausgegangen. Die zum Abschluß des Systems notwendige Phasendriftbeziehung wird in Form einer Phasendifferenzgeschwindigkeit als Funktion vom Dampfgehalt und den Stoffwerten verwendet. Mit Hilfe dieser Beziehung werden die Geschwindigkeiten beider Phasen gekoppelt. Der Impuls des Strömungsmediums wird vernachlässigt. Die Impulsgleichungen bleiben deshalb unberücksichtigt. Im Druckgefäß wird lediglich ein hydrostatisches Druckprofil berechnet, mit dessen Hilfe die Meßwerte von Differenzdruckgebern simuliert werden können. Die Anwendbarkeit des Modells ist wegen der fehlenden Impulsgleichungen auf kleine Lecks beschränkt. Der trägheitsbedingte Druckimpuls, der auf die Differenzdruckgeber in den ersten Zehntelsekunden des Aufsiedens wirkt, wird nicht nachgebildet. Die Verbindung zwischen Leckmassenstrom und Druckabfallgeschwindigkeit wird durch integrale Massen- und Energiebilanzen hergestellt, die über den gesamten Behälter gebildet werden. Je nach Option wird der Druckabfall aus dem Leckmassenstrom (BLDN) oder umgekehrt (BLDN_PV) berechnet. Der Wärmestrom, der von den Behälterwänden infolge des Absinkens der Fluidtemperatur während des Druckentlastungsvorgangs ausgeht, wird mit einer Wärmeübergangszahl für gesättigtes Sieden berechnet. Die momentane Temperatur an der Behälterinnenwand wird durch analytische Lösung der Wärmeleitungsgleichung in der Wand bestimmt. Der Verlauf des Massenhöhenstands (collapsed level) wird durch Integration des Leckmassenstroms bestimmt. Der Gemischspiegel wird unter Vorgabe des jeweiligen Massenhöhenstands aus der axialen Dampfgehaltsverteilung ermittelt. Bei der Berechnung des Dampfgehalts am Leckort wird die Lage des Gemischspiegels und die Höhe der Sprudelschicht (Schaumzone) berücksichtigt. Letztere bildet sich am Übergang von der Blasenströmung zum Dampfraum heraus.