Search

Widerstandphänomene in Druckrohrleitungen - Modell zur Bestimmung von Verlustbeiwerten selbstorganisierender Rauheitsstrukturen in Druckrohrleitungen

Koch, Thomas

Abstract

Beim Transport von Flüssigkeiten durch Rohrleitungssysteme werden sowohl die Flüssigkeitssäule als auch echt gelöste, kolloidale oder suspendierte Inhaltsstoffe bewegt. Im wandnahen Bereich kommt es hierbei zu Wechselwirkungen zwischen dem Wandmaterial der Rohrwandung, der Flüssigkeit und den in der Flüssigkeit transportierten Inhaltsstoffen. Entsprechend differenzierter Fouling-Mechanismen entwickeln sich Rohrwandbeläge, welche selbstorganisierende Strukturen aufbauen können. Die Wechselwirkung zwischen wandnahen Strukturen, der bewegten Flüssigkeit, Adhäsionsvorgängen von Inhaltsstoffen bzw. Strukturveränderungen der Wandoberfläche und der Erhöhung des Strömungswiderstandes wurde bislang nur in Ansätzen analysiert. Diese Vorgänge können zu extremen Leistungsminimierungen der Rohrleitungssysteme bei sehr geringen Ablagerungshöhen führen. Sie können selbstorganisierende Rauheitsstrukturen generieren, welche sich als riffelartige Formationen eines dünnen Films auf der Rohrwand ausbilden. Riffelartige Ablagerungsstrukturen wurden in verschiedenen Druckrohrleitungen beobachtet. Es wurde ein analytisch/empirisches Modell entwickelt, welches bei auftretenden selbstorganisierenden Rauheitsstrukturen an der Rohrwandung die Berechnung der festzustellenden Verlusthöhen in Druckrohrleitungen ermöglicht. Die Konsequenz dieser Hypothese ist der Vorschlag der Einführung einer fiktiven Riffellänge, als die Wellenlänge der Streak-Muster (Burst-Zyklen) für den Fall maximaler Verluste (quasistationärer Endzustand der Riffelentwicklung).