Das Projekt "Beschreibung von Luft- und Wasserstroemungen in Boeden auf Basis der Theorie poroeser Medien und experimentelle Verifikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 10 Bauwesen, Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik durchgeführt. In der Geotechnik, der Umwelttechnik und im Tunnelbau gibt es verschiedene Anwendungsgebiete fuer die Stroemung von Luft und Wasser in Boeden. Als wichtigste Beispiele sollen hier genannt werden: das Verfahren der Bodenluftabsaugung zur Sanierung von Altlasten, die Tunnelvortriebe mit druckluftgestuetzter Ortsbrust und allgemein die sogenannten 'teilgesaettigten' Stroemungen, wie sie z.B. bei der Versickerung von Niederschlaegen vorkommen. Stroemt im Boden nur eine der beiden Phasen - Luft oder Wasser - ist die Berechnung dieser Stroemung sehr einfach; stroemen jedoch Luft und Wasser im Boden so entstehen dabei komplizierte Wechselwirkungen, so dass die Stroemungsvorgaenge bisher nicht zufriedenstellend beschrieben werden koennen. In dem Forschungsvorhaben soll ein Gesetz entwickelt werden, das auf Basis rationaler Mechanik eine solche Zweiphasenstroemung beschreibt und damit allgemeingueltiger einsetzbar ist als bisher entwickelte Ansaetze, die sich in entscheidenden Teilen lediglich auf intuitive Vorstellungen stuetzen. Mit Hilfe von Experimenten zur Stroemung von Luft und Wasser in Boeden soll das entwickelte Stroemungsgesetz verifiziert werden und die zugehoerigen Parameter exemplarisch untersuchter Boeden bestimmt werden. Nach Aufstellung der allgemeingueltigen Bilanzgleichungen fuer die beiden stroemenden Konstituierenden (Wasser und Luft) werden die konstitutiven Beziehungen sowohl fuer die Spannungen der beiden Fluidphasen als auch fuer die Interaktionsterme (Austausch von Masse, Impuls, Drall und Energie) entwickelt.
Das Projekt "Funktionsnachweis der Kalten Neutronen Quelle des Neuen Forschungsreaktors Muenchen FRM II in einem Modellversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Die Kalte Neutronen Quelle besteht aus einem Moderatorgefaess, das mit fluessigem, schwerem Wasserstoff gefuellt ist. Hindurchfliegende Neutronen werden von Raumtemperatur auf 25 K moderiert. Die freiwerdende Waerme wird durch Verdampfen des Wasserstoffs umgesetzt. Der Wasserstoffdampf stroemt durch ein Rohr zu einem Waermetauscher, wird dort verfluessigt und gelangt durch das gleiche Rohr zurueck zum Waermetauscher. Ziel der Arbeit ist es, den Waermeumsatz im Moderatorgefaess zu bestimmen, bei dem die Zweiphasen-Gegenstroemung aufgrund von Flutvorgaengen zum Erliegen kommt. Die Kalte Neutronen Quelle wurde im Massstab 1:1 nachgebaut. Als Modellfluid wurde CFCl3 gewaehlt. Die Versuche werden beim gleichen Dichteverhaeltnis und gleichen Wallis-Zahlen wie beim Original durchgefuehrt. In einer ersten Versuchsreihe konnte der Funktionsnachweis fuer den zu erwartenden Waermeschutz erbracht werden. Eine zweite Versuchsreihe soll die Betriebsgrenze der Kalten Neutronen Quelle bestimmen. Parallel dazu wird die Zweiphasen-Gegenstroemung numerisch nachgebildet.
Das Projekt "Thermisch unterstuetzte Bodenluftabsaugung zur in-situ-Mobilisierung von Schadstoffen in Phase - VEGAS Vorprojekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Zur Sanierung von Kontaminationen in der ungesaettigten Bodenzone durch organische Chemikalien ist die Bodenluftabsaugung gegebenenfalls in Kombination mit hydraulischer Behandlung der gesaettigten Zone ein in der Praxis bewaehrtes Verfahren. Erweitert man dieses Verfahren durch das Einbringen von Waerme in Form von Dampf in den Boden, so laesst die starke Temperaturabhaengigkeit wichtiger physikalischer Prozesse erwarten, dass dadurch auch Schadensfaelle mit schwererfluechtigen Chemikalien (z.B. BTX, Chlorbenzole, typische PAK) sowie schlechter durchstroembarem Untergrund saniert werden koennen. Massgeblich dafuer sind sowohl die Herabsetzung von Viskositaet und Grenzflaechenspannung und damit die Zunahme der Mobilitaet des Schadstoffes in Fluessigphase als auch die Erhoehung der Dampfdruecke mit anschliessendem Transport des Schadstoffes in der Gasphase. Die eindimensionalen Laborexperimente zeigen, dass bei homogen geschuettetem, poroesen Medium durch die Dampfinjektion ohne Gravitationseinfluss bei leicht- bis mittelfluechtigen CKWs vollstaendige Reinigung erreicht wird. Es konnte gezeigt werden, dass die Sanierungszeit von der Fluechtigkeit des Schadstoffes abhaengig ist. Experimente zur Untersuchung der Waermeausbreitung im Boden mit Temperatur- und Gammaabsorptionsmessungen ermoeglichten die Bestimmung der dominierenden Parameter der ablaufenden stroemungsmechanischen und thermodynamischen Prozesse. Zur technologischen Umsetzung des Sanierungsverfahrens wurde ein 5,73m x 5,88m, x 4,70m grosser Modellaquifer mit umfangreicher verfahrenstechnischer Peripherie aufgebaut, der fuer Dampfinjektionsexperimente mit bis zu 50kW Leistung ausgelegt wurde. Er ist mit 213 Temperatursensoren versehen, um den Verlauf der Waermefront untersuchen zu koennen. Die geplanten Experimente wurden numerisch simuliert.
Das Projekt "Externe Validierung des Thermohydraulikprogrammsystems ATHLET durch Nachrechnung ausgewaehlter Einzeleffekt- und Integralexperimente (IVO-CCFL und UPTF)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Nukleare und Neue Energiesysteme durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll der ATHLET-Code anhand der Nachrechnung des Einzeleffektexperiments IVO-CCFL sowie des Integralexperiments UPTF Test Nr 27, Phase B validiert werden. Gegenstand des Experiments IVO-CCFL ist die Untersuchung der Gegenstroemung im Bereich der Brennelementkopfplatte und des Brennelementbuendels eines Druckwasserreaktors (russischer Bauart) zwischen dem abwaertsfliessenden Notkuehlwasser und dem aufwaertsstroemenden Dampf. Das untersuchte Phaenomen tritt waehrend der Flutphase eines Kuehlmittelverluststoerfalls infolge eines grossen Bruchs auf. Ziel der Nachrechnung ist die Validierung der ATHLET-Modelle zur Berechnung der Zwischenphasenreibung, die einen wesentlichen Einfluss auf die Phasengeschwindigkeiten ausuebt. Gegenstand des Experiments UPTF Test Nr. 27, Phase B ist die Untersuchung der Dampf-Wasserstroemungen im Primaerkreislauf eines Druckwasserreaktors (westlicher Bauart) waehrend der Flutphase eines Kuehlmittelverluststoerfalls infolge eines grossen Bruchs. Von besonderem Interesse ist dabei die Verteilung des in die kalten Straenge eingespeisten unterkuehlten Notkuehlwassers und nicht-kondensierbaren Gases. Ziel der Nachrechnung ist die Validierung der ATHLET-Modelle zum einen zur Erfassung der thermodynamischen Wechselwirkungen an der Phasengrenze zum anderen zur Beschreibung nicht-kondensierbarer Gase.
Das Projekt "Untersuchung von Koaleszenz- und Zerfallsvorgaengen von Blasen in turbulenten Zweiphasenstroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energietechnik und Reaktoranlagen durchgeführt. Gas/Fluessigkeits-Zweiphasenstroemungen treten in der Praxis zB in Verdampferrohren, Pipelines, chemischen Reaktoren auf. Hierbei werden der Waerme- und Stoffaustausch durch die auftretenden Koaleszenz- und Zerfallsprozesse der Blasen massgeblich beeinflusst. Diese wiederum werden von den Wechselwirkungen zwischen den dispergierten Blasen und dem Turbulenzfeld der kontinuierlichen fluessigen Phase gepraegt sein. In diesem Projekt stehen diese Wechselwirkungen in Zweiphasenstroemungen in vertikalen Stroemungsrohren im Vordergrund. unter Einsatz der zweidimensionalen Heissfilm-Anemometrie (X-Heissfilm-Sonden), mit der die Turbulenz in der Fluessigkeit (Turbulenz-Intensitaet, Reynolds-Spannungen) gemessen wird, und faseroptischen Sensoren, mit denen Gasgehalt, Blasenfrequenz, -groessenverteilungen und -geschwindigkeiten bestimmt werden, werden die physikalischen Effekte in der Stroemung experimentell erfasst. Unter Einbeziehung der Ergebnisse wird ein Modell fuer die Entwicklung der Blasengroessenverteilung unter Beruecksichtigung des turbulenten Scherfeldes der fluessigen Phase entwickelt. Damit koennen die in der Stroemung auftretenden Koaleszenz- und Zerfallsprozesse abhaengig von der Turbulenz berechnet und somit Vorhersagen zur Dispergierung der Gasphase in der Fluessigkeit getroffen werden. Dieses Modell kann vor allem fuer die Berechnung des Waerme- und Stoffaustauschs hilfreich eingesetzt werden.
Das Projekt "Waermeuebergang und Druckverlust in einseitig beheizten, geneigten und innenberippten Rohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Im Forschungsvorhaben werden Untersuchungen an 6 m langen Rohren in einem Parameterbereich durchgefuehrt, der die moeglichen Dampfzustaende fuer den Dampferzeuger zur Rohrgaskuehlung beim GuD-Kraftwerk mit Kohlevergasung abdeckt. Ziel des Vorhabens ist das Erstellen von Rechenverfahren, die die Berechnung der Rohrwandtemperatur und des Druckverlustes sowohl fuer glatte Rohre bei ungleichfoermiger Beheizung ueber den Rohrumfang, als auch fuer geneigte, glatte Rohre sowie fuer senkrecht angeordnete innengerippte Rohre mit gleichfoermiger Beheizung ueber den Rohrumfang erlauben. Das Vorhaben dient der Erhoehung der Auslegungssicherheit und -genauigkeit von Dampferzeugersystemen, insbesondere im Zusammenhang mit der Einfuehrung neuer Technologien auf dem Kraftwerkssektor wie Kohlevergasung und Wirbelschichtfeuerung.
Das Projekt "Instationaeres Betriebsverhalten von Ottomotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fachbereich Maschinenwesen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeuge durchgeführt. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde ein Rechenprogramm entwickelt, mit dessen Hilfe die Vorausberechnung des instationaeren Betriebes von Ottomotoren im kalten und warmen Zustand moeglich ist. Der Schluessel dazu war die Erfassung der Zweiphasenstroemung im Saugrohr und im Brennraum.
Das Projekt "Untersuchung und Modellierung der Brennstoffumsetzung im Brennernahbereich technischer Verbrennungssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Dampf- und Gasturbinen durchgeführt. Experimentelle Untersuchung (LIF) der reagierenden 2-Phasen-Stroemung als Grundlage fuer die Weiterentwicklung von schadstoffarmen Gasturbinenbrennkammern fuer fluessige Brennstoffe. Teilergebnisse: niedrige NOx-Werte sind erreichbar durch sehr gute Vormischung und Vorverdampfung. Problematisch ist die Kuerze der Reaktionszeit.
Das Projekt "Beitraege zur Validierung des ATHLET-Thermohydraulikmodells mit getrennten Phasen-Impulsbilanzen anhand ausgewaehlter Einzeleffektexperimente (UPTF und CREARE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Nukleare und Neue Energiesysteme durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll der ATHLET-Code anhand der Nachrechnung der Einzeleffektexperimente UPTF Test Nr. 10, Phase B und C sowie CREARE validiert werden. Gegenstand des Experiments CREARE ist die Untersuchung der Gegenstroemung im Ringraum eines Druckwasserreaktors zwischen dem abwaertsfliessenden Notkuehlwasser und dem aufwaertsstroemenden Dampf infolge eines grossen Bruchs im kalten Strang. Ziel der Nachrechnung ist die Validierung der ATHLET-Modelle zur Berechnung der Phasengeschwindigkeiten in im wesentlichen vertikal orientierten Zweiphasenstroemungen. Gegenstand des Experiments UPTF Test Nr. 10 ist die Untersuchung der Dampf-Wasserstroemung in den Komponenten oberes Plenum, heisser Strang und Dampferzeuger waehrend der Flutphase des Kerns eines Druckwasserreaktors nach einem Kuehlmittelverluststoerfall durch einen grossen Bruch. Hauptaugenmerk der Untersuchungen der Phase B liegt in der zeitlichen und oertlichen Verteilung des Wassermasseneintrags in den Kern unter Beruecksichtigung von Wassermitriss in die Dampferzeuger. Von besonderem Interesse bei der Phase C ist die Gegenstroemung an der Brennelement-Kopfplatte zwischen aufsteigendem Dampf und abfallendem Wasser. Ziel der Nachrechnungen ist die Validierung der ATHLET-Modelle zur Erfassung der hydrodynamischen Phasen-Wechselwirkungen.
Das Projekt "Numerische und experimentelle Untersuchungen von raeumlichen Zweiphasenstroemungen (gasfoermig/fluessig)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Bereich Verfahrenstechnik, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Fuer Anlagen und Komponenten mit einer stroemenden Gasphase und einer darin eingeduesten Phase fehlen verlaessliche theoretische Berechnungsgrundlagen. Das Forschungsziel besteht in der Entwicklung von Grundlagen zur mathematischen Modellierung der o. g. Zweiphasen-Stroemung auf der Basis einer numerischen Stroemungssimulation und ihrer experimentellen Verifikation an einer Modellanlage. Fuer die Anordnung 'Zentralduese im Gasgegenstrom' wurde die Bewegung der Gasund Tropfenphase zweidimensional mit Phasenkopplung und Turbulenzmodell numerisch berechnet. Die numerischen Ergebnisse waren in Uebereinstimmung mit experimentellen Werten, die mit Hilfe einer Lasermesseinrichtung an einer SpruehturmVersuchseinrichtung erhalten wurden. Fuer die Anordnung '7 Duesen in einer Ebene' konnten aus den Messungen die interaktiven Stroemungsvorgaenge erfasst werden. Die Ergebnisse dienen zur realistischen Einschaetzung von Spruehvorgaengen an Originalanlagen. Hieraus koennen Empfehlungen zur technischen Gestaltung von Original- und Modellanlagen abgeleitet werden, die insbesondere kleine und mittelstaendische Unternehmen bei der verlaesslichen Auslegung von Prozessfunktionen und Anlagen unterstuetzen.
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