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Verhalten mehrphasiger kryogener Fluide

Euronorm GmbH

Dr. rer. nat. Matthias Schneider

+49-351-4081-609

Experimentelle und Numerische Untersuchungen

Mithilfe des Vorlaufforschungsvorhabens sollen Prozesse, die während des plötzlichen Verdampfens kryogener Medien auftreten, besser verstanden, beschrieben und bewertet werden können. Damit sollen Möglichkeiten zur verbesserten Auslegung und zum effizienten Betrieb von Sicherheitselementen und leistungsübertragenden Bauteilen in Anlagen mit kryogenen Medien geschaffen werden.
Ein fundiertes theoretisches Verständnis zur dynamischen Berechnung und Bewertung siedender kryogener Medien soll erarbeitet werden. Um z. B. ein konkretes Bauteilverhalten unter kryogenen Bedingungen zu erhalten sind, über die Auslegungsrechnungen hinaus, numerische Beschreibungen erforderlich, sowohl für die Fluid-Dynamik als auch für die räumliche und zeitliche Änderung der Temperatur.
Parallel dazu wird die experimentelle Basis zur Auslegung anspruchsvoller Tieftemperatur-Komponenten und Anlagentechnik verbessert. Dazu werden insbesondere zwei Anlagen für Tests mit Stickstoff und mit Helium im Zweiphasengebiet aufgebaut beziehungsweise erweitert. Diese dienen einerseits zur Untersuchung der Siededynamik und andererseits der Charakterisierung und Optimierung spezieller Bauteile in weiten Parameterbereichen.
Die Ziele und Ergebnisse des Vorlaufforschungsvorhabens sind u. a.:

  • Berechnete Parameter aus verschiedenartigen numerischen Simulationen für wesentliche kryogene Bauteile
  • Umfangreiche experimentelle Ergebnisse für Variationen der zugrundeliegenden Geometrie, vorteilhafte Prozessführung, verbesserte Gestaltung von Bauteilen
  • Grundlegende thermodynamische Prozesse in Gaskältemaschinen
  • Berechnungsalgorithmen zur Beschreibung dynamischer Wärmetransportphänomene
  • Bewertung kritischer Anlagenzustände
  • Geeignete Materialen für Kryostatbauteile und kryogene Anlagen
  • Neuartige Komponenten z. B. für kleine Helium-Massenströme

Video: Stofftransport zwischen flüssiger und gasförmiger Phase im Venturirohr

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