View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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110 5 Medienverteilung im Zellstapel<br />
1,E+05<br />
Π 1=A v 2 /(mges*LeitZ)<br />
.<br />
1,E+04<br />
1,E+03<br />
1,E+02<br />
20 Zellen<br />
V ɺ * = 5%<br />
Π 3<br />
=1e5<br />
Π 3 =1e7<br />
Π 3<br />
=1e9<br />
50 Zellen<br />
1,E+01<br />
1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07<br />
Π 2 =Re 0 *d hyd /l*1/ϕ<br />
Bild 5.16: Verlauf der Kurven konstanter Ungleichverteilung mit V ɺ * = 5%<br />
in Abhängigkeit der Kennzahl<br />
Π 3 für zwei verschiedene Zellenanzahlen<br />
Bezüglich der Z-förmigen Strömungsführung stellt sich ein zu der U-Strömung qualitativ ähnlicher<br />
Verlauf der Abhängigkeiten von V ɺ * ein. Im Anhang ist in Bild 13.2 für einen aus 50<br />
Zellen bestehenden Stapel der Verlauf unterschiedlicher Grade der Ungleichverteilung gezeigt.<br />
Bei der Z-Strömung ist die Abhängigkeit des Grades der Ungleichverteilung von der Kennzahl<br />
Π<br />
3<br />
vernachlässigbar. Ebenso ist die Abhängigkeit des Verlaufes von V ɺ * von der Zellenanzahl<br />
N<br />
Z<br />
vernachlässigbar, wenn Π<br />
1<br />
/ N<br />
Z<br />
über Π<br />
2<br />
/ N<br />
Z<br />
aufgetragen wird. Bild 13.3 zeigt für die Z-<br />
förmige Strömungsführung den Verlauf des dimensionslosen Gesamtdruckverlustes im Π1<br />
-<br />
Π -Diagramm.<br />
2<br />
In Bild 5.17 sind die Verläufe von V ɺ * =5 % im Π1<br />
- Π<br />
2<br />
-Diagramm für den U- und Z-förmig<br />
durchströmten Zellstapel mit 50 Zellen gegenübergestellt. Der Vergleich zeigt, dass die Kurven<br />
zwar zueinander verschoben, in ihrem Verlauf ansonsten aber nahezu deckungsgleich sind.<br />
Der Verlauf der Kurve ist bei der Z-Strömung parallel zu einem größeren Wert der Kennzahl Π<br />
1<br />
und einem kleineren Wert der Kennzahl Π<br />
2<br />
im Vergleich zur U-Strömung verschoben. Dies<br />
erklärt den Unterschied im Grad der Verteilung zwischen den beiden Strömungsführungen bei<br />
gleichen Kennzahlen. In Bild 5.17 kennzeichnet die strichpunktierte Linie den Wert der<br />
Kennzahl Π<br />
2<br />
( Π 2<br />
≈ 1500), bei dem sich die Verläufe der Kurven für beide Strömungsführungen<br />
schneiden. Sind alle Kennzahlen identisch, ist in dem Gebiet links der Linie der Grad der<br />
Ungleichverteilung für einen Z-förmig durchströmten Zellstapel geringer als für einen U-förmig<br />
durchströmten. In dem Gebiet rechts der Linie ist entsprechend die U-förmige Strömungsführung<br />
aufgrund der besseren Medienverteilung zu bevorzugen.
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