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Ingenieurwesen » Wärmelehre und Fluidmechanik » Ruhegrößen durch isentropen Flash bestimmen
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Universität/Hochschule Ruhegrößen durch isentropen Flash bestimmen
kingkoch
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-04-06


Hallo zusammen,

Ich versuche gerade eine Beispielrechnung aus dem VDI-WA nachzuvollziehen.
Konkret geht es dabei um das Beispiel 7 im Kapitel "L2.4 - kritische Massenströme durch Düsen, Ventile und Rohreinbauten"


Dort wird ein gerades, horizontales Rohr konstanten Durchmessers von einem Wasser / Wasserdampfgemisch durchströmt. (also Zweiphasenströmung)

Berechnet wird der Druckabfall über die Rohrleitung über das zuvor vorgestellte Modell.

Im Beispiel wird das Rohr in verschiedene Segmente eingeteilt und im Eintritt jeden Segmentes soll der vorherrschende Druck, sowie der Strömungsdampfgehalt (welche denn bekannt sind) durch einen isentropen Flash auf Ruhebedingungen umgerechnet werden.

Leider komme ich grade beim besten Willen nicht darauf, wie ich das nachrechnen kann.

Den Ruhedruck für eine inkompressible Strömung zu berechnen sollte kein Problem sein mit Bernoulli. Bei einer reinen Gasströmung etwas komplizierter, aber auch machbar.

Gegeben sind: Länge des Rohres, Rohrdurchmesser, Eintrittsströmungsdampfgehalt sowie der Eintrittsdruck und der Massenstrom.

Ich finde leider kein Modell welches mir (mit gegebenen Daten) den Ruhedruck berechnen kann. Unter den Suchworten "isentroper Flash" und "Ruhedruck / Kesseldruck etc." habe ich bisher auch noch nichts brauchbares finden können.

Vllt hat ja hier jmd einer Idee, die mir auf die Sprünge helfen könnte ?


Vielen Dank bereits ! 😄



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Spock
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-04-07


Hallo, und herzlich Willkommen im Physikforum von Matroids Planet!

Eines (von vielen) Problemen des VDI Wärmeatlas ist, daß fast jede Auflage verschieden ist. Daher wäre es zunächst sinnvoll, wenn Du sagen könntest, auf welche der mittlerweile zahlreichen Auflagen Du Dich beziehst, auch wenn es vielleicht unwahrscheinlich ist, daß ein interessierter Antwortwilliger genau die Ausgabe in seinem Bücherschrank stehen hat.
Davon abgesehen: Ist es nicht so, daß Beispiele im VDI WA ansatzweise durchgerechnet werden? Zumindest wird auf die entsprechende Literatur verwiesen, wo man hoffen kann, die Lösung zu finden. Ist das bei Deinem "Beispiel 7" nicht der Fall?

Grüße
Juergen




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kingkoch
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-04-08


Hallo Jürgen,

sorry..da hast du natürlich recht. Es handelt sich hierbei um die aktuelle Auflage des Wärmeatlas ()

Das Kapitel L2.4 wurde scheinbar auch relativ grundlegend überarbeitet. Denn besagtes Beispiel taucht erst in dieser Ausgabe auf.

Ja, die Beispiele werden meist ansatzweise durchgerechnet. An dieser Stelle steht aber eben tatsächlich nur, dass die Strömungsgrößen mit Hilfe eines isentropen Flashs auf die Ruhebedingungen zurückgerechnet werden. Keine weitere Erklärung und leider auch keine weiteren Literaturverweise.

Es geht mir auch gar nicht so sehr um das Beispiel an sich, sondern den einen Teilaspekt dieses Beispiels. Sprich: die Ruhegrößen Druck \(p_0\) und Strömungsdampfgehalt \(\dot{x}_{0}\) der 2phasigen Wasser / -Dampfströmung zu berechnen (mit Hilfe des isentropen Flashs aus den gegebenen Strömungsgrößen \(p_{in}\) und \(\dot{x}_{in}\)). Deswegen habe ich nochmal die Randbedingungen der Aufgabe angegeben. Es liest sich in dem Beispiel irgendwie so, als wäre es das trivialste der Welt. Ich komme bloß wie gesagt leider gar nicht dahinter...

Ruhedruck einer inkompressiblen Strömung kann man ganz einfach mit Bernoulli rechnen, sofern man die Strömungsgeschwindigkeit kennt (welche man bei gegebener Kanalgeometrie, Dichte und Massenstrom über Kontigleichung bestimmen kann)

Es gibt auch eine erweiterte, bzw allgemeine Formulierung der Bernoulli-Gleichung für homogene (was auch nicht eindeutig im Beispiel spezifiziert wird) Zweiphasenströmungen [Prandtl - Führer durch die Strömungslehre - 1990]. Jedoch wird an der Stelle eine weitere Ruhegröße, der Ruhe-Volumendampfanteil, zur Berechnung benötigt. Und den kann ich mit den gegebenen Parametern ebenfalls nicht bestimmen.

Ich stehe leider nach wie vor total auf dem Schlauch.

Was zum isentropen Flash gegeben ist:

\[\dot{x} = \dfrac{s-s'}{s''-s'}\]
Wenn ich mal von einer homogenen Strömung ausgehe, gilt:

\[\dot{x} = x\]  
und die Entropie s bekomme ich dann als Funktion

\[s = s(p_{in},x_{in}) = s(p_0,x_{0}) = const.\]
Jedoch fehlen mir dann ja die Entropien der siedenden Flüssigkeit \(s'\) und des gesättigten Dampfes \(s''\). Die dann ja jeweils wieder als Ruhe- und als Strömungsgröße definiert sind.
Bzw die der Strömungsgrößen kann ich mir natürlich berechnen/einer Stoffdatenbank entnehmen. Aber die Ruhegrößen eben nicht.

Also fehlt mir zunächst eine Gleichung um den Ruhedruck zu bestimmen.

Ich hoffe es findet sich hier noch jemand, der thermodynamisch / strömungstechnisch so fit ist, mir helfen zu können 😄



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kingkoch
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2020-04-08





Ich habe das ganze nochmal in ein T,s-Diagramm eingetragen um es deutlicher zu machen.

Ich suche nach wie vor nach einem Weg, den Ruhedruck \(p_0\) zu bestimmen.

Besten Dank 😉



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