An experimental investigation of thermally induced flow instabilities in a convective boiling upflow system

The two-phase flow instabilities in a single channel, forced convection, open loop, up-flow system have been investigated experimentally using R-11 as the working fluid. The effects of mass flow rate, heat input, inlet liquid temperature and upstream compressible volume on two-phase flow instabilities have been investigated. Two heater surfaces were tested at five different heat inputs with constant inlet temperature, and four different inlet temperatures with constant heat input. For each case, the mass flow rate was varied over a wide range covering the entire scope for boiling two-phase flows. Experiments were also conducted at different compressible volumes, with constant heat input, inlet fluid temperature, and average mass flow rate. The oscillations of inlet mass flow rate, heater inlet pressure, and heater wall temperature were recorded. The effects of mass flow rate, inlet liquid temperature and heat input on the amplitudes and periods of inlet pressure and thermal oscillations are presented in tabular and graphical forms.

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Experimentelle Untersuchung der thermisch bedingten Strömungsinstabilitäten bei konvektiven Sieden in einer Aufwärtsströmung

Zusammenfassung Mit R-11 als Arbeitsfluid werden Zweiphasen-Strömungsinstabilitäten im Einzelkanal bei erzwungener Aufwärtsströmung ohne Rückführung experimentell untersucht, und zwar besonders im Hinblick auf den Einfluß der Massenstromdichte, der Wärmezufuhr, der Eintrittstemperatur und des in Strömungsrichtung zunehmenden kompressiblen Volumenanteils. Zwei Heizflächen wurden einmal mit fünf verschiedenen Heizflächenbelastungen und konstanter Eintrittstemperatur getestet und dann bei vier verschiedenen Wärmeeinträgen und konstanter Eintrittstemperatur. In jedem der Fälle erfolgte die Variation der Massenstromdichte in einem so weiten Bereich, daß das gesamte Feld der Zweiphasen-Siedeströmungen durchfahren werden konnte. Es wurden auch Experimente mit verschiedenen kompressiblen Volumenanteilen bei konstanter Wärmezufuhr, Fluideintrittstemperatur und mittlerer Massenstromdichte durchgeführt. Die Oszillationen der Massenstromdichte und des Druckes am Eintritt in die Heizstrecke sowie deren Wandtemperatur wurden aufgezeichnet. Die Enflüsse der Massenstromdichte, der Fluideintrittstemperatur und der Wärmezufuhr auf Amplituden und Perioden der Druck- und Temperaturoszillationen sind tabellarisch und in Diagrammform dargestellt.

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Dedicated to Prof. Dr.-Ing. F. Mayinger's 60th birthday