Experimentelle Untersuchung der kritischen Wärmestromdichte im Übergang vom DNB- zum Dryout-Mechanismus in glatten und porös beschichteten Rohren bei niedrigen Drücken und Massenstromdichten

Die kritische Wärmestromdichte wurde bei niedrigen Drücken (1.0 - 7.0 bar) und Massenstromdichten (50 - 400 kg/m²s) in glatten und porös beschichteten Rohren untersucht. Die Messungen wurden mit vier Testsektionen durchgeführt, von denen zwei an der Moskauer Hochschule für Energietechnik (MEI) durch Sintern porös beschichtet worden sind. Jeweils zwei, porös und glatt, haben gleiche Länge und Durchmesser, um Meßdaten mit poröser Beschichtung unmittelbar mit denen mit glatten Rohr vergleichen zu können. Der Einfluß der unabhängigen Parameter auf die kritische Wärmestromdichte wurde untersucht, wobei der Druck, die Massenstromdichte und die Eintrittsunterkühlung variieren. In der vorliegenden Arbeit wurde maximal -41 % Verbesserung der CHF mit der Beschichtung gegenüber der glatten Fläche bei erhöhtem Druck mit hoher Massenstromdichte für kleine Eintrittsunterkühlung bei bestimmten Bedingungen festgestellt. Im Gegensatz zu der Verbesserung ergab sich bei Atmosphärendruck eine Verschlechterung der CHF. Durch unterschiedliche Methoden aus der Literatur lassen sich die Strömungsformen erkennen. Die Darstellung von qc-xchf wurde im untersuchten Parameterbereich zur Erkennung der Strömungsformen als geeignet identifiziert. Die Meßergebnisse zeigen, daß sich die Strömungsformen sowohl mit Drücken und Massenstromdichten als auch mit der porösen Beschichtung verändert haben. In der Darstellung von qc-xchf läßt sich erkennen, daß die kritische Wärmestromdichte von dem kritischen Dampfgehalt in dem Bereich unabhängig war, der als Grenzdampfgehalt idendifi- ziert wurde. Der Effekt der Beschichtung gegenüber dem glatten Rohr läßt sich im Zusammenhang mit den Strömungsformen zusammenfassen: Ein positiver Effekt auf qc wurde nur erreicht, wenn der Grenzdampfgehalt beim Glattrohr mit Hilfe der Beschichtung in scheinbares DNB verwandelt werden konnte. In allen anderen Fällen waren im untersuchten Parameterbereich negative bzw. schwach negative oder schwach positive Effekte auf qc durch die Beschichtung zu beobacht- en. Für die Vorhersage der kritischen Wärmestromdichte wurde keine geeignete Korrelation in der Literatur gefunden. Neue Korrelationen wurden je nach Strömungsformen in untersuchten Parameterbereich entwickelt. Mit den neuen Korrelationen lassen sich scheinbares DNB und der Grenzdampfgehalt sowohl für glattes als auch für das beschichtete Rohr bestimmen.