Fraunhofer-Gesellschaft

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Berechnung und Beurteilung transienter Strömungsvorgänge in Rohrleitungen, insbesondere von Kavitationsschlägen und Druckstößen

 
: Meink, J.

Gießen-Friedberg, 2010, 85 pp.
Gießen-Friedberg, FH, Dipl.-Arb., 2010
German
Thesis
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
pipe flow; cavitation hammer; pressure surge; damage prevention; plant optimization

Abstract
Unter praxisnaher Anwendung sollen industrielle Rohrleitungssysteme mit deren zugehörigen Pumpen, Rohrdurchmessern, Verzweigungen, Ventilen und weiteren Parametern in ein Rechenprogramm eingegeben werden. Betrieblich bedingte instationäre Strömungsvorgänge, welche zu besonders hohen Lasten auf Anlagenbauteile führen, sollen mit Hilfe des Programms simuliert und berechnet werden. Außerdem soll mit Hilfe eigenen Berechnungsmethoden entsprechende Ergebnisse erzielt werden. Durch die Erstellung von Szenarien soll herausgefunden werden, in welchem Umfang besonders hohe Kraft- und Druckspitzen zu verzeichnen sind. Bei dem zu berechnenden Rohrleitungssystem handelt es sich um ein Kondensatfiltersystem eines Kernkraftwerks.
Die errechneten Ergebnisse sollen im Anschluss ausgewertet werden und bei Bedarf Optimierungsmaßnahmen z.B. durch Einbau von Anlagenkomponenten (Druckminderer) oder anderen Ventilarten an der Anlage vorgenommen werden. Ebenso konnten durch regeltechnische Einstellungen entsprechende Lastspitzen vermieden werden. Wird eine Optimierung erzielt, wird die Lebensdauer der Anlage erhöht und ein reibungsloser Prozessablauf ermöglicht.
Die erzielten Ergebnisse sollen im Nachhinein durch eine Plausibilitätsprüfung abgesichert werden, um mögliche Fehlerquellen auszuschließen. Die Überprüfung der simulierten, errechneten Daten soll dabei mit Hilfe von eigenen Berechnungsansätzen erfolgen. Im Vordergrund steht jedoch die Berechnung eines Rohrleitungssystems, auf Grundlagen eigener Berechnungen und die eines Computerprogramms SIR-3S. Das Computerprogramm SIR-3S wurde aus Gründen der Verfügbarkeit und dessen Softwarekenntnis verwendet. Neben SIR-3S können noch weitere Computerprogramme für die Berechnung von transienten Strömungen genutzt werden. Weitere Hilfestellungen gibt es durch Anwendung versch. Fachliteratur die sich speziell auf hydrodynamische Vorgänge in Rohrleitungssystemen beschäftigt. In dem zu erarbeitenden industriellen Rohrleitungssystemen sollen gezielt Knotenpunkte anhand der Simulationsergebnisse ausgesucht und mit den selbst errechneten Ergebnissen verglichen werden. Markante Knotenpunkte sind vor allem Abzweigungen, Ventile, Höhendifferenzen und Anlagenbauteile die hohe Widerstandsbeiwerte aufweisen. Insbesondere werden Vergleiche angestellt, wenn bestimmte Knotenpunkte des Simulationsergebnisses ungewöhnliche Druck- und Kraftamplituden aufweisen.
Durch die unterschiedlichen Berechnungsansatze sollen evtl. vorhandene Modellschwächen erkannt und beschrieben werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-175919.html