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Abb. 5.42
Instabilität der
Zweiphasenströmung im
beheizten Kanal bei abneh-
mendem Massenstrom oder
größerer Wärmeleistung
beim Übergang 2 → 1 aus
(Smidt 1989)
Abb. 5.43
Instabilität
der Zweiphasenströmung
im beheizten Kanal bei
zunehmender Eintrittsunter-
kühlung nach (Huhn und
Wolf
1975
)
Den Einfluss der Unterkühlung, der durch die Enthalpiedifferenz (
h'
-
h
E
) gegeben
ist, in dem
h
E
die Eintrittsenthalpie ist, zeigt die Abb.
5.43
. Die Instabilität entsteht mit
abnehmender Massenstromdichte und Überschreitung einer kritischen Unterkühlung
der Flüssigkeit am Kanaleintritt. Bei mehreren parallelen Kanälen und von außen vor-
gegebenem gleich großem Druckverlust für alle Kanäle, z. B. bei Dampfkesseln oder
in Solarkollektoren, können sich Dampfblockaden mit stark reduzierter Wärmeabfuhr
ausbilden.
Mit dem Ledinegg-Kriterium kann abgeschätzt werden, ob bei der Verdampfung einer
Flüssigkeit, die unterkühlt in das Verdampferrohr eintritt, aperiodische Instabilitäten des
zuvor beschriebenen Typs auftreten. Das Kriterium beachtet den Reibungs- und Beschleu-
nigungsdruckverlust. Der Reibungsbeiwert λ
R
wird entsprechend einem homogenen Mo-
dell der Zweiphasenströmung angesetzt und Wärmestromdichte an der Rohrwand wird
stationär sowie über die gesamte Rohrlänge als konstant angenommen. Dies liefert die
Enthalpiedifferenz (
h'
-
h
E
), um die am Rohreintritt die Flüssigkeit höchstens unterkühlt
sein darf:
K
1
·
K
2
−
(
h
h
E
)
≤
3
K
1
2
1
+
K
1
−
2
K
1
·
+
1
(5.204)
=
λ
R
L
2
d
h
r
ρ
d
ρ
f
mit
K
1
und
K
2
=
,
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