A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Es werden, gestützt durch theoretische und experimentelle Untersuchungen, Möglichkeiten aufgezeigt, die zu einer Effektivitätserhöhung und einer Senkung der Investitionskosten von Tauchsperren führen können. Verfahrenstechnisch bietet sich dafür die Erhöhung des flächenbezogenen Gasdurchsatzes an. Es wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen durch konstruktive Änderungen der üblichen Begasungseinrichtung die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit und somit auch der flächenbezogenen Gasdurchsatz erhöht werden sollte. Als neuartige Begasungseinrichtung wurde der Einsatz von Strahlapparaten in einer Technikumsapparatur untersucht. Es zeigte sich, dass bei Verwendung eines Strahlapparats der flächenbezogene Gasvolumenstrom deutlich erhöht werden kann. Diese Lösung wäre jedoch mit hohen Kosten verbunden. Die Untersuchung verschiedener organischer Sperrflüssigkeiten ergab, dass alle verwendeten Flüssigkeiten die bei einer Blasenexplosion auftretenden Druckspitzen besser dämpfen als Wasser. Um zu klären, welche Flüssigkeitsparameter den Explosionsverlauf entscheidend beeinflussen, wurde ein neues mathematisches Modell entwickelt. Hierbei werden in Simulationsläufen zunächst nur die fluiddynamischen Größen berücksichtigt. In einer Erweiterung des Modells gehen auch Kenngrößen ein, die Wärmetransportvorgänge und das Kondensationsverhalten berücksichtigen. Es zeigt sich, dass die Wärmeleitung und die Menge des auskondensierenden Wasserdampfes maßgeblich die Höhe der nach der eigentlichen Explosion durch Kavitationsvorgänge auftretenden Druckspitzen beeinflussen. Wärmestrahlung und die Viskosität der Flüssigkeit üben nur einen geringen Einfluss aus. Bei großen Druckamplituden wirkt sich die Kompressibilität auf den Explosionsverlauf aus. Die Gültigkeit des neu entwickelten Modells wird durch die gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus der Praxis belegt. Versuche zum Durchzündverhalten in Tauchsperren bestätigen die positiven Resultate aus den Simulationen und aus den Einzelblasenversuchen. Somit stellt der Einsatz von organischen Flüssigkeiten in einer industriellen Tauchsperre eine vielversprechende Möglichkeit dar, die Durchzündsicherheit zu erhöhen.
Es werden, gestützt durch theoretische und experimentelle Untersuchungen, Möglichkeiten aufgezeigt, die zu einer Effektivitätserhöhung und einer Senkung der Investitionskosten von Tauchsperren führen können. Verfahrenstechnisch bietet sich dafür die Erhöhung des flächenbezogenen Gasdurchsatzes an. Es wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen durch konstruktive Änderungen der üblichen Begasungseinrichtung die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit und somit auch der flächenbezogenen Gasdurchsatz erhöht werden sollte. Als neuartige Begasungseinrichtung wurde der Einsatz von Strahlapparaten in einer Technikumsapparatur untersucht. Es zeigte sich, dass bei Verwendung eines Strahlapparats der flächenbezogene Gasvolumenstrom deutlich erhöht werden kann. Diese Lösung wäre jedoch mit hohen Kosten verbunden. Die Untersuchung verschiedener organischer Sperrflüssigkeiten ergab, dass alle verwendeten Flüssigkeiten die bei einer Blasenexplosion auftretenden Druckspitzen besser dämpfen als Wasser. Um zu klären, welche Flüssigkeitsparameter den Explosionsverlauf entscheidend beeinflussen, wurde ein neues mathematisches Modell entwickelt. Hierbei werden in Simulationsläufen zunächst nur die fluiddynamischen Größen berücksichtigt. In einer Erweiterung des Modells gehen auch Kenngrößen ein, die Wärmetransportvorgänge und das Kondensationsverhalten berücksichtigen. Es zeigt sich, dass die Wärmeleitung und die Menge des auskondensierenden Wasserdampfes maßgeblich die Höhe der nach der eigentlichen Explosion durch Kavitationsvorgänge auftretenden Druckspitzen beeinflussen. Wärmestrahlung und die Viskosität der Flüssigkeit üben nur einen geringen Einfluss aus. Bei großen Druckamplituden wirkt sich die Kompressibilität auf den Explosionsverlauf aus. Die Gültigkeit des neu entwickelten Modells wird durch die gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus der Praxis belegt. Versuche zum Durchzündverhalten in Tauchsperren bestätigen die positiven Resultate aus den Simulationen und aus den Einzelblasenversuchen. Somit stellt der Einsatz von organischen Flüssigkeiten in einer industriellen Tauchsperre eine vielversprechende Möglichkeit dar, die Durchzündsicherheit zu erhöhen.
Untersuchungen zur verfahrenstechnischen Optimierung von Tauchsperren
Blum, C. (author)
2000
126 Seiten, Bilder, Tabellen, 50 Quellen
Theses
German
Druckpulsationen in verfahrenstechnischen Anlagen
| British Library Conference Proceedings | 1998
Ausbildung mit modularen verfahrenstechnischen Anlagen
| Wiley | 2020