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Samstag, 15. Dezember 2018

KEDRU

Ein Programm für Rohrleitungen und Ventile, mit dem alle gängigen Druckstoßprobleme in Kraftwerken, Chemieanlagen und Pipelines gelöst werden können.


KEDRU berechnet Strömungsvorgänge und Druckwellenverläufe in vermaschten Rohrleitungssystemen z.Bsp. bei Rohrbrüchen und schnell öffnenden/schließenden Ventilen und Klappen. Das Rechenprogrmm arbeitet nach dem Verfahren der "Expliziten Finiten Differenzen" vom Euler-Typ (Aufteilung des Rechenmodells in stehende Zonen, das Medium durchströmt die Zonen). Es ist 11/2dimensional, d. h. eindimensionale Strömung mit Querschnittssprüngen.

U. a. können in KEDRU berücksichtigt werden:

  • Rohrleitungen mit veränderlichem Querschnitt,
  • Rohrleitungsverzweigungen,
  • irreversible Verluste, sowohl die kontinuierliche Rohrreibung als auch die Strömungsverluste in Krümmern, Drosseln, Querschnittssprüngen, usw.
  • Phasenübergang Wasser - Dampf und Dampf - Wasser.

Als von außen bestimmte Randbedingungen gehen ein: Druck und Temperatur als Funktion der Zeit. Möglich sind auch z. B. der Massenstrom und Energiestrom als Funktion der Zeit.

Die Rohrströmung kann außerdem durch "innere" Randbedingungen beeinflußt werden: Ventile, Klappen, Pumpen, deren Verhalten wiederum von der Rohrströmung abhängen kann: eigenmediumgesteuertes Verhalten.

Zwei wesentliche Teile sind:

  • die allgemeine Wasser-Dampf-Zustandsgleichung und
  • die Berechnung der Strömung im Ventil (Programmteil VALVES) unter Berücksichtigung der Zweiphasenströmung - auch bei kritischer Strömung.

Das Programm berechnet echt die Druckwellen, d. h. die Elastizität und die Massenträgheit des Mediums sind berücksichtigt. Wenn an einer Stelle rechnerisch die Schallgeschwindigkeit überschritten würde, wird die Geschwindigkeit auf Schallgeschwindigkeit begrenzt (kritischer Massenstrom, homogenes Modell). Überschall könnte nur in einem Diffuser auftreten, nicht in einem normalen Rohrleitungssystem.

Seit 1996 ist KEDRU mit dem Strukturdynamik-Programm EASYPIPE gekoppelt. Damit können Fluid-Struktur-Interaktionen berechnet werden. Diese haben bei mit Flüssigkeit gefüllten, "weichen" (kleine Steifigkeiten) Rohrleitungssystemen einen bedeutenden Einfluß.

Einige interessante Anwendungen

Nachrechnungen von Abblaseversuchen (BMFT-Versuche) mit Dampf, Wasser und Dampf-Wasser-Übergang, ergaben eine gute Übereinstimmung von Versuch- und Rechenergebnissen.

Die Nachrechnung eines Versuches in Delft zur Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) zeigte eine hervorragende Übereinstimmung. Ebenfalls sehr gute Übereinstimmung zeigten Zeitverläufe von Drücken, Momenten und Verformungen von Berechnungs- und Meßergebnissen am TH-Hochdruckeinspeisesystem des Kernkraftwerks Gundremmingen.

Analytischer Funktionsnachweis der Druckhalter-Si-Ventile im YP-System des Kernkraftwerkes Mülheim-Kärlich.

Für die Kernkraftwerke Stade, Philippsburg, Obrigheim und Unterweser wurden mit KEDRU viele wichtige wasserbeaufschlagte, federbelastete Si-Ventile der Firmen Sempell und Bopp & Reuther auf stabiles Verhalten im Ansprechfall untersucht. Dort können, wie bei Abblasevorgängen, 2 Phasenströmung und kritisches Strömen auftreten.

Für alle Siedewasserreaktoren in Deutschland Berechnungen in wichtigen Systemen wie Speisewasser, Frischdampf, Volumenregelung, Nachkühlung, Schnellabschaltung: Leitungsbrüche, Pumpenabschaltungen und Ausfälle, Turbinenschnellschlüsse, Durchdringungsabschlüsse, eigen- und fremdmediumgesteuertes Öffnen und Schließen von Armaturen, Schnellabschaltungen, ...

Pumpenausfall, Um- und Abschalten in Abwasser- und Trinkwassersystemen.

Öffnen und Schließen von Armaturen und Ausbläsern in Erdgasaufbereitungsanlagen und Pipelines (Stationen): STEGAL, MIDAL