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2.5 Fluiddynamische Grundlagen 37
Abbildung 2.11: Strömungsformen im horizontalen Rohr (nach: [May82])
Bei Ring- und Schichtenströmung gilt:
a 2ph,Sgl =
√ √
κ · p
· 1 + 1 − ε · ϱG . (2.36)
ϱ G ε ϱ F
Dabei ist ε der Gasvolumenanteil. Bei Blasenströmung ist für kleine Blasen
näherungsweise die folgende Beziehung gültig [Wal69]:
a 2ph,Blasen = {[ε · ϱ g + (1 − ε) · ϱ f ] · [ε/(ϱ g · a 2 g) + (1 − ε)/(ϱ f · a 2 f)]} −1 . (2.37)
Die Abb. 2.12 zeigt die deutliche Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit vom
Luftvolumenanteil eines Luftblasen-Wassergemisches unter atmosphärischen Bedingungen
[POW84] [Wal69]. Die beiden Kurven ergeben sich aus der isotherm
(durchgezogene Linie) bzw. isentrop (gestrichelte Linie) berechneten Schallgeschwindigkeit.
Zweiphasige kritische Strömung
Im Folgenden wird auf das kritische Ausströmen eingegangen. Es wird zwischen
Einfluidmodellen und Zweifluidmodellen unterschieden. Bei den Einfluidmodellen
wird davon ausgegangen, dass beide Phasen gleiche mittlere Geschwindigkeiten
haben. Bei den Zweifluidmodellen, auch Schlupfmodelle genannt, wird berücksichtigt,
dass die mittlere Geschwindigkeit der Gasphase in der Regel höher ist
als diejenige der flüssigen Phase.