Kondensation binärer Dampfgemische unter dem Einfluß der vollturbulenten Gasströmung bei Drücken bis 13 bar:
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Düsseldorf
VDI Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Kondensation binärer Dampfgemische unter dem Einfluß der vollturbulenten Gasströmung bei Drücken
Autor: Hadley, Markus
Jahr: 1997
-V-
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Zielsetzung 1
2 Versuchsanlage Kondensation 6
2.1 Verfahrensfließbild 6
2.1.1 Bereitstellung der gasförmigen Phase 6
2.1.2 Kondensatmassenstrom 6
2.1.3 Restdampf und Entrainment 7
2.1.4 Kühlung 8
2.2 Meßstrecke 8
2.2.1 Meßstreckenoberteil 9
2.2.2 Verschiebbare Sonde 10
2.2.3 Unterteil 12
2.2.4 Abscheider 12
2.3 Meßverfahren 12
2.3.1 Druck 13
2.3.2 Dampfmassenstrom im Eintritt 13
2.3.3 Zusammensetzung des eintretenden Dampfgemisches 14
2.3.4 Temperaturmessung 14
2.3.5 Kühllänge 15
2.3.6 Kondensat-, Entrainment- und Restdampfmassenstrom .... 16
2.3.7 Konzentrationsbestimmung 16
2.4 Meßwertverarbeitung 16
2.5 Versuchsdurchführung 18
2.6 Wahl des Versuchsgemisches 18
2.6.1 Stoffwerte 19
2.6.2 Filmausbildung und MAHANGONI-Effekt 20
3 Meßergebnisse Kondensation 21
3.1 Übersicht 21
3.2 Ergebnisse 23
4 Theoretische Auswertung der Kondensationsversuche 25
4.1 Stoffübergang im gasförmigen Gemisch 26
4.2 Wärmestromdichten 27
4.3 Beschreibung des Phasengleichgewichtes an der Oberfläche des Kon¬
densatfilmes 31
4.4 Vorstellungen über das filmseitige Konzentrationsprofil 32
4.4.1 An der Oberfläche undurchmischter Kondensatfilm 32
4.4.2 Vollkommen vermischter Kondensatfilm 32
4.4.3 Neues Modell unter Annahme eines an der Oberfläche teilweise
gemischten Kondensatfilms 33
4.5 Übergangskoeffizienten 35
-VI-
4.5.1 Wärmedurchgang durch den Kondensatfilm 35
4.5.2 Stofftransport im oberflächennahen Bereich des Kondensatfilmes 37
4.5.3 Gasseitiger Wärme- und Stoffübergang 38
4.5.4 Impulsaustausch 40
4.6 Berechnung 41
4.7 Simulationsergebnisse 42
4.8 Resümee 46
5 Hydrodynamik der Zweiphasenringströmung 47
5.1 Versuchsanlage und Verfahrensfließbild 47
5.1.1 Bereitstellung der gasförmigen Phase 47
5.1.2 Flüssigkeitskreislauf 49
5.1.3 Trennung des Gas/Dampf-Gemisches und Entrainment .... 49
5.1.4 Temperierung der Meßstrecke 49
5.2 Meßstrecke 50
5.2.1 Meßstreckenoberteil 52
5.2.2 Meßrohr mit Meßkammern 53
5.2.3 Unterteil 54
5.3 Meßverfahren und Versuchsdurchführung 55
5.3.1 Absolutdruck 56
5.3.2 Differenzdruck 56
5.3.3 Massenstrom des Gases, des Dampfes und der Aufgabeflüssigkeit 57
5.3.4 Temperaturmessung 57
5.3.5 Entrainment 57
5.3.6 Messung des Überlaufes und des kondensierten Dampfes ... 58
5.3.7 Reinheit des Isopropylalkohols 58
5.3.8 Meßwertverarbeitung 59
5.3.9 Versuchsdurchführung 59
5.3.10 Wahl der Versuchsgemische 61
5.4 Meßergebnisse 62
5.4.1 Reibungsdruckverlust 64
5.4.2 Entrainment 67
5.5 Auswertung 68
5.5.1 Schubspannungen im Flüssigkeitsfilm und an dessen Oberfläche 68
5.5.2 Vereinbarungen für den Vergleich Experiment und Theorie . . 71
5.5.3 Reibungsdruckverlust der einphasigen Strömung 74
5.5.4 Struktur und mittlere Dicke des Flüssigkeitsfilmes 75
5.5.5 Reibungsdruckverlust der Zweiphasenströmung - Stand des
Wissens 79
5.5.6 Reibungsdruckverlust der Zweiphasenströmung - Modifiziertes
Verfahren 84
5.5.7 Entrainment 88
5.6 Resümee 91
-VII-
6 Kondensation unter dem Einfluß signifikanter Schubspannungen 92
6.1 Erweiterung der Kennzahlenbeziehungen für den filmseitigen Wärme¬
durchgang 95
6.1.1 Turbulente Filmströmung 95
6.1.2 Laminare Filmströmung 97
6.1.3 Kalorisch mittlere Filmtemperatur 98
6.2 Vergleich zwischen Theorie und Experiment 99
6.3 Absicherung der von der Prandtl-Zahl Pru abhängigen Korrektur¬
funktion anhand von Meßergebnissen anderer Autoren 101
6.4 Resümee 104
7 Zusammenfassung 106
8 Summary 110
9 Formelzeichen 114
10 Anhang 119
10.1 Filmdickenmessung 119
10.2 Betrachtungen zum Strömungsparameter F 121
10.3 Meßwerte Kondensation 124
10.4 Einphasiger Druckverlust 131
10.4.1 Übersicht 131
10.4.2 Meßwerte 133
10.5 Zweiphasiger Druckverlust 137
10.5.1 Übersicht 137
10.5.2 Meßergebnisse 141
10.6 Stoffwerte 150
10.6.1 Reine Gase 150
10.6.2 Gasgemische 153
10.6.3 Reine Flüssigkeiten 156
10.6.4 Flüssige Gemische 157
10.6.5 Stoffspezifische Konstanten von Isopropylalkohol 159
10.6.6 Stoffspezifische Konstanten von n-Butylalkohol 160
10.6.7 Stoffspezifische Konstanten von Wasser 161
10.6.8 Stoffspezifische Konstanten von Luft 162
10.6.9 Stoffspezifische Konstanten von CO2 163
11 Literaturverzeichnis 164
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