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Nukleartechnik, Planung und Berechnung

HELOKA (Helium Loop Karlsruhe) – fluiddynamische und strukturmechanische Untersuchung zur Optimierung eines Formstücks

Der Umfang der Arbeiten enthielt das 3-D-Modell und die Analyse der Rohrleitungssysteme mit dem Berechnungsprogramm Rohr2 (Sigma) nach FDBR einschließlich der Verifizierung der Stahlstruktur für den Grenzzustand der Tragfähigkeit nach DIN 18800. Die Entwurfsparameter waren 500 °C und 110 bar. In dieser Phase des Projekts war ein seismischer Lastfall nicht zu berücksichtigen, wurde von KAH aber in weiteren Berechnungen berücksichtigt.

Ausgehend von einer Erstplanung des Rohrleitungsverlaufes der Versuchsanlage vom KIT wurde von Kraftanlagen Heidelberg die Rohrleitungsführung der zuerst vorgesehenen Rohrleitungen und der sich im Verlaufe des Projektfortschrittes ergebenden zusätzlichen Rohrleitungen optimiert, sodass der Rohrleitungsnachweis nach FDBR und der Halterungsnachweis nach DIN 18800 für die komplette Anlage erfüllt werden konnte.

Da außerdem die Rohre im heißen Kreislaufteil eine dicke Isolation aufweisen, galt es, eine Kollision der Rohrleitungen zu verhindern und die Lagerung der einzelnen Rohre so zu gestalten, dass Halterungen auch an den vorhandenen Stahlbau befestigt werden konnten.

Als zusätzliche Frage während des Projektes hat sich die Analyse eines Helium-Misch-Formstückes ergeben. Dieses Bauteil durchmischt heißes Helium (T = 750 K) mit kaltem Helium (T = 300 K) und war hinsichtlich der geplanten Betriebsdauer auf die betrieblichen Wechselbeanspruchungen sicher auszulegen. Die ursprüngliche, hierfür nicht geeignete Konstruktion wurde durch gezielte Berechnungen (Fluidanalyse CFX verbunden mit einer Strukturanalyse FEM) konstruktiv optimiert und nachgewiesen.

Steckbrief

Auftraggeber: 
KIT Campus Nord


Projektdetails:

  • Rohrsystemberechnungen
  • FEM-Berechnung zur Optimierung eines Mischformstückes
  • Fluid-Struktur-Iteration
  • Abstimmung mit dem Kunden

Weitere Projekte

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