Phänomenologische Untersuchungen der Durchströmung von Berst

CSE-‐INSTITUT KOMPETENZZENTRUM FÜR PROZESS-‐ UND ANLAGENSICHERHEIT Ausschreibung – Bachelorarbeit
Phänomenologische Untersuchungen der Durchströmung von Berstscheiben, Blenden und Düsen mit kompressiblen Medien
Hintergrund und Motivation
In der chemischen, wie auch in der petrochemischen und der pharmazeutischen Industrie werden technische Anlagen mit
Berstscheiben und Sicherheitsventilen gegen
unzulässige Drücke abgesichert. Der erforderliche Entlastungsquerschnitt von Berstscheiben wird nicht nur vom Strömungswiderstand der Berstscheibe selbst, sondern
von der gesamten Zulauf- und Ablaufleitung
maßgeblich beeinflusst. Beim Bersten einer
Berstscheibe wird ein großer Teil des Rohrquerschnitts freigegeben. Ein kleiner Rand und ein
Fragment an der Innenseite des Rohrs, die sogenannte Zunge, verengen dagegen den Strömungsquerschnitt und verursachen einen Druckabfall. Diese Verengung kann maßgebend sein
für den Massenstrom. Die Durchströmung einer Berstscheibe mit kompressiblen Medien ist bislang nicht untersucht worden. Die phänomenologische Untersuchung der Durchströmung von
Berstscheiben bei unterkritischen und überkritischen Strömungsbedingungen ist notwendig um
den Strömungseinfluss der Zunge zu untersuchen und wissenschaftlich zu belegen. Ob, und
wenn ja wann, Phänomene der Vena-Contracta bei Berstscheiben, Blenden oder Düsen mit
großen Durchmesserverhältnis auftreffen, ist bisher noch nicht detailliert untersucht worden.
Aufgaben
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen Laborexperimente an einer existierenden Technikumsanlage durchgeführt werden. Ziel ist die phänomenologische Untersuchung und Beschreibung der Durchströmung von
Berstscheiben bei unterkritischen und überkritischen Strömungsbedingungen, wobei die wesentlichen Einflussgrößen zu variieren sind. Neben
Berstscheiben werden auch Blenden und Düsen mit verschiedenen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind übersichtlich darzustellen
und wissenschaftlich zu belegen bzw. zu interpretieren.
CSE-‐ CENTER OF SAFETY EXCELLENCE GEMEINNÜTZIGE GMBH JOSEPH-‐VON-‐FRAUNHOFER STR. 9 76237 PFINZTAL 1 BS2ph-BA-01/2015
CSE-‐INSTITUT KOMPETENZZENTRUM FÜR PROZESS-‐ UND ANLAGENSICHERHEIT Vorgehen
1.
2.
3.
4.
Literaturrecherche
a. Methoden und Modelle zur Berechnung des
Massenstroms und Druckverlaufs in Blenden
und Düsen:
i. Bei unterkritischer Strömung;
ii. Bei kritischer Strömung;
iii. Bei inkompressibler Strömung.
Phänomenologische Untersuchung/Beschreibung
Bild: REMBE GmbH
der Durchströmung von Berstscheiben, Blenden und
Düsen anhand der Laborexperimente bei unterkritischen und überkritischen Strömungsbedingungen.
a. Messungen zur Visualisierung der Strömung in einer Berstscheibe, z. B. an einer Plexiglas-Messtrecke, mit unterschiedlichen Visualisierungstechniken.
b. Messung des Druckprofils entlang der Rohrwand und in der Rohrmitte beim Durchströmen einer Berstscheiben-Abblaseleitung.
c. Messung von Massenstrom und Druckverlauf bei Düsen und Blenden.
d. Messung der Strömungseinschnürung in Blenden mit großem Durchmesserverhältnis.
e. Messung der Strömungseinschnürung in geborstenen Berstscheiben.
f. Messung des kritischen Massenstroms durch Berstscheiben-Abblaseleitungen.
Variation der wesentlichen Einflussgrößen in Berstscheiben, Blenden und Düsen.
Darstellung und Bewertung der Messergebnisse.
Rahmenbedingungen
Sofern die jeweilige Prüfungsordnung nichts anderes vorgibt gilt,
Ø
Ø
Ø
die Ergebnisse sind am Ende in einer 50-55 Seiten umfassenden Arbeit zusammenzufassen
und übersichtlich darzustellen;
die Ergebnisse sind in einer Präsentation vorzustellen;
die Bearbeitungszeit beträgt 6 Monate.
Voraussetzungen
Beginn
Ø keine
Ø
ab SS 2016
Betreuer
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schmidt
E-Mail: [email protected]
Dipl. Ing. Mondie Kimandi Mutegi
E-Mail: [email protected]
CSE-‐ CENTER OF SAFETY EXCELLENCE GEMEINNÜTZIGE GMBH JOSEPH-‐VON-‐FRAUNHOFER STR. 9 76237 PFINZTAL 2 BS2ph-BA-01/2015

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