Dampferzeuger - Axpo-Holz

4.2 Impulsbilanz an einem Steigrohr
Die strömungsmechanische Situation am Steigrohr ist deutlich verschieden von der am
Fallrohr. Da dem Steigrohr Wärme zugeführt wird, siedet das Wasser und es bilden sich
Dampfblasen. Das Wasser-Dampfgemisch steigt nach oben. Der Dampfgehalt im Steigrohr
nimmt mit zunehmender Höhe zu, entsprechend nimmt die Dichte des Gemisches ab, d.h. es
ist . Aus der Kontinuitätsgleichung folgt, dass dann die Strömungsgeschwindigkeit
im Steigrohraustritt grösser als die Strömungsgeschwindigkeit im Rohreintritt sein muss:
Diese Strömungsbeschleunigung hat eine Änderung des Impulsstroms zur Folge. Der
Impuls, der pro Zeiteinheit in das Steigrohr eingetragen wird, ist kleiner als der aus dem
Steigrohr austretende Impulsfluss. Am Steigrohr wirken somit Impulskräfte FJ, für die
folgender Ansatz gemacht werden kann:
Am Steigrohr treten die folgenden Kraftwirkungen auf:
Druckkraft:
Schwerkraft:
Reibungskraft:
Impulskraft:
Abbildung 12 zeigt die Strömung in einem Steigrohr. Der Kontrollraum, der daneben
dargestellt ist, und um den die Kräftebilanz aufgestellt wird, umfasst das im Steigrohr
befindliche Wasser-Dampfgemisch. Für die am Kontrollraum angreifenden Impulskräfte gilt,
dass sie lokal parallel zum Geschwindigkeitsvektor liegen, und stets ins Innere des
Kontrollbereichs gerichtet sind.
Dr.-Ing. Markus Franz | Dampferzeuger 16