SINABEL Teilprojekt D: Dichtegetriebene vertikale Austauschbewegungen und radiales Strahlungsverhalten

Allgemeine Informationen

Projektnummer	61005201
Projekttitel laut Förderbescheid	Verbundprojekt SINABEL: Sicherheit der Nasslager für abgebrannte Brennelemente: Experimentelle Analyse, Modellbildung und Validierung für System- und CFD-Codes; Teilprojekt D: Dichtegetriebene vertikale Austauschbewegungen und radiales Strahlungsverhalten
Akronym	SINABEL
Projektlaufzeit	01.10.2013 - 31.03.2019
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Projektkategorie	Forschung
Grundeinheit	Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Im Berichtszeitraum wurde der Versuchsstand „Dichtegetriebene Vertikale Aus­tauschBEwegungen von Gasen (DVABEG)“ in Betrieb genommen.

Die Experimente an der DVABEG mit Luft beinhalteten Untersuchungen mit folgenden Randbedin­gungen:

• Horizontalströmung ohne Vertikalströmung (Variation der Reynoldszahlen)
• Vertikalströmung ohne Horizontalströmung (Variation der Reynoldszahlen)
• Quervermischung der Gase mit unterschiedlichen Reynoldszahlen für die vertikale aufwärtsgerichtete Strömung aus dem BE-Dummy (Querschnitt: 230 × 230 mm) und der horizontalen Überströmungsluft (Querschnitt: 450 × 450 mm).

Experimente mit reiner Horizontalströmung ohne aufgeprägte Vertikalströmung wurden durchgeführt, um die Verteilung der horizontalen Vektoren der Geschwin­digkeit über den Kanalquerschnitt und in Abhängigkeit vom Wandabstand zu be­stimmen. Es stellte sich heraus, dass die Austrittsöffnung aus dem vertikalen Brenn­element-Dummy (BE-Dummy) die Verteilung der Strömung im horizontalen Über­strömkanal ab ca. 1 m/s schon im Anströmbereich beeinflusst. Es wurde ein Absin­ken der horizontalen Geschwindigkeitskomponente der Horizontalströmung festge­stellt. Das weist darauf hin, dass sich an der in Strömungsrichtung ersten Kante der vertikalen Austrittsöffnung Strömungswirbel ausbilden, die einerseits auf den An­strömbereich zurückwirken und bis in den BE-Kopfbereich beobachtet wurden. Die­ser Effekt der Wirbelbildung konnte auch mit Temperaturmessungen im BE-Kopf bestätigt werden, wobei die überströmende Luft gegenüber der Umgebung leicht aufgeheizt war.

Mittels Strömungsmarkierung durch Nebel (Flow-Marker) in beide Strömungspfade wurden bei verschiedenen Randbedingungen für Horizontal- und Vertikalströmung diese visualisiert. So zeigte sich bei Experimenten mit turbulenter horizontaler Über­strömung (Re = 4000) und laminarer vertikaler Ausströmung (Re = 188 bis 1000) die Ausbildung eines „Strömungskeiles“, der sich bereits vor der ersten Kante der Aus­trittsöffnung in der Horizontalströmung ausbildete. Der Höhe und Länge dieser keilförmigen Verlagerung der Horizontalströmung nach oben und die Perioden­dauer der Wirbelbildung wurde als Funktion der Re-Zahl dargestellt. 

In einem zweiten Schritt wurden Differenzdruckmessungen über den mittleren Ab­standshalter des BE-Dummy durchgeführt. Dabei wurde eine Vertikaldurchströ­mung des BE-Dummy ohne aufgeprägte Horizontalströmung realisiert. Eine ent­sprechende Abhängigkeit des Differenzdruckes vom eingestellten Volumenstrom wurde nachgewiesen.

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Wolfgang Kästner (Projektleitung)
  • Herr Sören Alt
  • Herr Hassan Chahi
  • Herr Tom Förster
  • Frau Jana Hänel
  • Herr Dr. Stefan Renger
  • Herr Dr. André Seeliger

• Fördermittelgeber

  • 02NUK027D - BMBF/KIT
  
  
  • 

• Finanzierung

  • 342.503,99 €

• Kooperationen mit externen Partnern

  • Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
  • Technische Universität Dresden