Diese Studie berichtet über die Hydrodynamik eines fallenden Flüssigkeitsfilms und eines aufsteigenden Gasstroms im Rohrkern in einem vertikalen Plain-Rohr, das einen Abschnitt einer zweiphasigen geschlossenen geothermischen Sonde darstellt, auch bekannt als Thermosyphon, der zur Gebäudebeheizung verwendet wird. Der Strömungsvorgang wurde experimentell in zwei unterschiedlich großen Prüfständen untersucht und durch numerische Simulationen unterstützt. Der Hintergrund dieser scheinbar einfachen Studie ist die Analyse des thermohydraulischen Verhaltens eines Thermosyphons, das als geothermische Sonde verwendet wird, um validierte Korrelationen für die Auslegung zu extrahieren. Thermosyphone bieten den Vorteil, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen geothermischen Solesonden keine Pumpe zum Transport des Wärmeträgers benötigen. Es wurde gezeigt, dass bei einphasigem Gasstrom die Abweichung zwischen den gemessenen Differenzdrücken, den simulierten Werten und den theoretisch berechneten Werten weniger als 5 % beträgt. Für den gegenläufigen Gas-Flüssigkeits-Strömung konnten die Differenzdrücke und die Eintragungsgrenze für den gegebenen Durchmesser bestimmt werden. Experimentell bestimmte Differenzdrücke werden in Abhängigkeit von Filmdicke und Innendurchmesser des Rohrs angegeben. • Untersuchungen an einem 3-Meter-Prüfstand mit zwei verschiedenen Rohren für CO 2-Thermosyphone. • Experimentelle Untersuchungen und DNS von Wellen in einem fallenden Flüssigkeitsfilm. • Einphasiger Luftstrom: Experimente zeigen gute Übereinstimmung mit Simulationen. • Gemessene Reibungszahlen: glattes Rohr vs. spiralförmig geriffeltes Rohr vs. Literaturdaten.
Hagedorn et al. (Wed.) untersuchten diese Frage.