Berechnung von Instabilitäten in Zweiphasenströmungen

Messungen in beheizten Siedewasserkreisläufen ergaben, daß bei hohen Wärmestromdichten unter gewissen thermo‐ und hydrodynamischen Bedingungen die Zweiphasenströmung instabil wird, d. h., daß aperiodische oder periodische Druck‐ und Mengenstromänderungen auftreten. Es wurde nun versucht, diese experimentellen Beobachtungen theoretisch zu erklären und in einem einfachen Gleichungssystem zu erfassen. Die Rechnung geht von der Kontinuitätsgleichung, der Impulsgleichung sowie der Energiebilanz aus und berücksichtigt die charakteristischen Merkmale der Siedewasserströmung, wie Zweiphasenreibung und Voreilgeschwindigkeit der Dampfblasen. Die strömungs‐ und schwingungstechnischen Einflüsse wesentlicher Bauelemente eines Siedewasserkreislaufes, z. B. der Umwälzpumpe mit ihrer Förderkennlinie, der Drosselstellen und der mit kompressiblem Dampf gefüllten Räume, sind in der Berechnung enthalten. Die Ergebnisse der Berechnung geben Auskunft über Erscheinungsformen der Instabilitäten sowie über den zeitlichen und örtlichen Druck‐, Dichte‐ und Mengenstromverlauf im Siedewasserkanal.