Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur diffusions- und konvektionsbedingten Vermischung bei der Überschichtung zweier Gase mit unterschiedlicher Dichte in vertikalen Rohren mit unterschiedlichen Temperaturgradienten:
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
LISTE DER SYMBOLE I
GROESSEN MIT GRIECHISCHEN BUCHSTABEN ALS SYMBOL IV
ABBILDUNGSVERZEICHNIS V
TABELLENVERZEICHNIS VIII
1 EINLEITUNG 1
2 AUFGABENSTELLUNG 3
3 DERZEITIGER KENNTNISSTAND 5
3.1 KONVENTIONELLE TESTVERFAHREN 6
3.1.1 IN-SITU-KOMPENSATIONSVERFAHREN 6
3.1.2 IN-SITU-BILANZ-VERFAHREN 8
3.1.3 ABOVE-GROUND-BALANCE-VERFAHREN 10
3.2 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN DER KONVENTIONELLEN TESTVERFAHREN 11
3.2.1 ERMITTLUNG DES KOPF- UND ROHRSCHUHDRUCKES FUER DAS AUFPUFFERN MIT
SOLE 11
3.2.2 ERMITTLUNG DES ROHRSCHUHDRUCKES NACH DER SOLEVERDRAENGUNG MIT GAS
12
3.2.3 ERMITTLUNG DER MASSENBILANZ 14
4 NUMERISCHE MODELLIERUNG MIT DER CFD-SOFTWARE 15
4.1 STOFFEIGENSCHAFTEN 16
4.1.1 DICHTE 16
4.1.2 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET 18
4.1.3 DYNAMISCHE VISKOSITAET 21
4.1.4 WAERMELEITFAEHIGKEIT 23
4.1.5 ABSCHAETZUNG DER STOFFWERTE IM BEREICH DER KONTAKTZONE 25
4.1.5.1 BERECHNUNGSFALL 1 25
4.1.5.2 BERECHNUNGSFALL 2 27
4.1.5.3 SCHLUSSFOLGERUNG FUER DIE BERECHNUNGSFAELLE 1 UND 2 29
4.2 VERMISCHUNGSMECHANISMEN 30
4.2.1 DIFFUSION 30
4.2.2 KONVEKTION 34
4.2.3 ANALYTISCHER ANSATZ FUER DIE CFD-SIMULATION 36
4.2.3.1 ANNAHMEN 37
4.2.3.2 LOESUNGSVERFAHREN 38
4.3 NUMERISCHE BERECHNUNG FUER EINEN ZYLINDER (ROHR) 39
4.3.1 LASTFAELLE 39
4.3.2 BERECHNUNGSERGEBNISSE INFOLGE VON DIFFUSION 40
4.3.2.1 BERECHNUNGSFALL LC 1 40
4.3.2.2 BERECHNUNGSFALL LC II 42
4.3.3 BERECHNUNGSERGEBNISSE INFOLGE VON DIFFUSION UND KONVEKTION 44
4.3.3.1 BERECHNUNGSFALL LC I KONV 44
4.3.3.2 BERECHNUNGSFALL LC II KONV 47
4.4 NUMERISCHE BERECHNUNG IN ABHAENGIGKEIT VOM DURCHMESSER 50
4.4.1 LASTFAELLE 50
4.4.2 BERECHNUNGSERGEBNISSE 51
4.5 NUMERISCHE BERECHNUNG AN EINER REALEN KAVERNENGEOMETRIE 52
4.5.1 LASTFALL 52
4.5.2 BERECHNUNGSERGEBNISSE 53
4.6 ZUSAMMENFASSENDES ERGEBNIS DER NUMERISCHEN MODELLIERUNG 55
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5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG 56
5.1 VERSUCHSAUFBAU 56
5.2 FESTLEGUNG DER VERSUCHSPARAMETER 59
5.3 DRUCK- UND TEMPERATURABHAENGIGKEIT (VERSUCHSREIHE 1) 62
5.3.1 EINFLUSS DER TEMPERATUR IM NIEDERDRUCKBEREICH 64
5.3.2 EINFLUSS DER TEMPERATUR IM HOCHDRUCKBEREICH 66
5.3.3 EINFLUSS DES DRUCKES BEI NIEDRIGEM TEMPERATURGRADIENTEN 67
5.3.4 EINFLUSS DES DRUCKES BEI HOHEM TEMPERATURGRADIENTEN 68
5.3.5 ERGEBNISSE DER VERSUCHSREIHE 1 69
5.4 EINFLUSS DES NEGATIVEN TEMPERATURGRADIENTEN (VERSUCHSREIHE 2) 70
5.4.1 EINFLUSS DES NEGATIVEN TEMPERATURGRADIENTEN IM NIEDERDRUCKBEREICH
71
5.4.2 EINFLUSS DER DRUCKAENDERUNG BEI NEGATIVEM TEMPERATURGRADIENTEN 73
5.4.3 EINFLUSS DES NEGATIVEN TEMPERATURGRADIENTEN IM HOCHDRUCKBEREICH 73
5.5 EINFUEHREN DER KONVEKTIONSSPERRE (VERSUCHSREIHE 3) 75
5.5.1 AUFBAU DER KONVEKTIONSSPERRE 76
5.5.2 FUNKTIONSWEISE DER KONVEKTIONSSPERRE 77
5.5.3 EINFLUSS DER KONVEKTIONSSPERRE 79
5.5.4 BESTIMMUNG DES DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN 81
5.5.4.1 ANALOGIE ZUR WAERMELEITUNG 82
5.5.4.2 ANWENDUNG AUF DIE MESSERGEBNISSE 85
5.5.4.3 MODELLIERUNG DER EINDRINGTIEFE 90
5.5.5 BESTIMMUNG DER STOFFUEBERTRAGUNGSZAHL 94
5.5.6 ERGEBNISSE DER VERSUCHSREIHEN 2 UND 3 95
5.6 ERSTELLUNG EINER MASSENBILANZ (VERSUCHSREIHE 4) 97
5.6.1 VERFAHRENSBESCHREIBUNG 97
5.6.2 AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE 100
5.6.3 ERSTELLUNG DER MASSENBILANZ 104
5.6.4 ERGEBNISSE DER VERSUCHSREIHE 4 106
6 GEGENUEBERSTELLUNG DER NUMERISCHEN UND EXPERIMENTELLEN
ERGEBNISSE 108
7 ZUSAMMENFASSUNG 111
8 EMPFEHLUNGEN ZUR ANWENDBARKEIT IN DER PRAXIS 115
LITERATURVERZEICHNIS
PUBLIKATIONEN
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