nen die gemittelten Kenngrößen Gasgehalt G, Blasenaufstiegsgeschwindigkeit uB und Sehnenlänge lB bestimmt werden. Durch radiales Verschieben der Nadelsonde werden die gemittelten Kenngrößen an verschiedenen Positionen zwischen 45 mm ≤ r ≤ 45 mm im Abstand von ∆r = 5 mm gemessen. Die Funktionsweise der optischen Nadelsonde beruht auf einer Lasermesstechnik: Laserlicht gelangt dabei durchden Lichtleiter bis zur Nadelsondenspitze, an welcher das Licht aufgrund verschiedener Brechungsindices von Luft und Wasser reflektiert oder gebrochen wird. Der sich ausbildende Intensitätsverlauf der Reflexion liefert die Informationen zur Ermittlung der Kenngrößen. Ergebnis Teil I: Gasgehalt Der Gasgehalt G wurde an verschiedenen radialenPositionen r gemessen. Anschließendwurde aus den radialen Messergebnissen der flächengewichtete Mittelwert (im Folgenden: lokaler Gasgehalt G,lok,M2A; M2A: Bezeichnung der Nadelsonde) berechnet. Dieses Vorgehenwurde für vier verschiedene Volumenströme ( G,GV(T, p) = 0,6; 1,2; 1,8; 2,4 m³/h; GV: Gasverteiler) wiederholt. Je nachdem wie viel Gas die Blasensäule durchströmt, bilden sich ein homogenes oder ein heterogenes Strömungsregime aus. Das homogene Strömungsregime ist durchgleichmäßig aufsteigende Blasen gekennzeichnet, während es im heterogenen Strömungsregime unterschiedlich große Blasen gibt, die teilweise zirkulierenund inWandnähewieder abwärts strömen. Bei G,GV (T, p) = 0,6 m³/h bildet sich ein homogenes Strömungsregime aus, bei den drei höheren Volumenströmen liegt das heterogene Strömungsregime vor. Zur Validierung wird der lokale Gasgehalt G,lok,M2A mit dem integralen Gasgehalt G,int,FS verglichen. Abbildung 4 zeigt den Vergleich des lokalen und integralen Gasgehalts. Datenpunkte auf der durchgezogenen Linie würden eine exakte Übereinstimmung bedeuten. Die schwarzenMesspunkte imhomogenenRegime liegen nahezu auf der schwarzen Linie, d. h., die Nadelsonde misst im homogenen Regime den lokalen Gasgehalt korrekt. Bei den höheren drei Volumenströmen ist der lokale Gasgehalt niedriger als der integrale Gasgehalt. Diese Abweichung nimmt mit steigendemVolumenstrom zu. Ein Erklärungsansatz für die Ergebnisse ist, dass imhomogenen Regime nur aufwärtsströmende Blasen vorliegen und daher der mit der Nadelsonde gemesseneGasgehalt korrekt ist. Dagegen strömen im heterogenen Regime einige der Blasenwieder abwärts. Die abwärtsströmenden BlasenwerdenteilweisevonderMetallhülse, dieden Lichtleiter umschließt, abgelenkt undnicht von der Nadelsondenspitze erfasst. Mit steigendem Volumenstrom erhöht sich die Anzahl an abAbb. 3: Links: Blasensäule mit eingebauter optischer Nadel- sonde; rechts: Nadelsondenspitze beim Durchstechen einer Blase mit eingezeichneter Sehnenlänge Abb. 4: Auftragung des lokalen Gasgehalts über den integralen Gasgehalt bei vier Volumenströmen von G,GV (T, p) = 0,6–2,4 m³/h Quelle: EBI Quelle: EBI 56 energie | wasser-praxis 04/2022 F O R S C H U N G & E N T W I C K L U N G
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