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1. 1 UEberblick Stroemung und Warmeubergang in der Umgebung
rotierender Scheiben sind fur den Theoretiker von Interesse. Im
laminaren Bereich lassen sich die Navier Stokesschen Gleichungen,
die Kontinuitats- und die Energiegleichung fur den Fall der freien
Scheibe exakt loesen und ermoeglichen damit eine UEberprufung
geeigneter Naherungsverfahren. Fur den Ingenieur hat die rotierende
Scheibe praktische Bedeutung, da sie als vereinfachtes Modell fur
viele rotierende Ma schinenteile aufgefasst werden kann. Das trifft
beispielsweise fur Gasturbinen zu, bei denen OPRECHT [1]
festgestellt hat, dass erhebliche Leistungssteigerungen durch gute
Lauferkuhlung zu erzielen sind. Bei dem von SCHULTZ-GRUNOW [2]
entwickelten Isotopentrennverfahren ruft eine gekuhlte Scheibe, die
in einem beheizten Gehause rotiert, die Trennung hervor -
Temperaturfeld und Warme ubergang sind hierbei unmittelbar von
Bedeutung. Auch in kunftigen Raum stationen koennten rotierende
Scheiben und die durch sie hervorgerufene er zwungene Konvektion
wichtig werden, da wegen des fehlenden Schwerefeldes keine
naturliche Konvektion moeglich ist. Bei rotierenden Scheiben
unterscheidet man zwischen freien Scheiben, die im unbegrenzten
Raum, und Scheiben, die im ganz oder teilweise geschlossenen
zylindrischen Gehause rotieren. Die Stroemung und der Warmeubergang
an der freien Scheibe wurden sowohl theoretisch als auch
experimentell in einer Reihe von Arbeiten untersucht, unter denen
besonders die von v. KARMAN [3] und die von MILLAPS, POHLHAUSEN [4]
hervorzuheben sind [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]. Zwischen geschlossenem
Gehause und rotierender Scheibe zeigt die Flussigkeit ein
wesentlich verwickelteres Stramungsverhalten.
1.1. Die Bedeutung der Trennung Die Erkenntnis der
Anwendungsmoeglichkeiten, welche die Entdeckung der Kern- spaltung
aufzeigte, fuhrte auch zu einer raschen Entwicklung der Verfahren
zur Trennung von Gas- und Flussigkeitsgemischen. Das Interesse
konzentrierte sich auf die Trennung der Isotope, die fur die
Kerntechnik von besonderer Bedeutung sind. Die Verwendung von
Brennelementen aus reinem oder hoch angereichertem Uran U235 in
Kernreaktoren bietet viele Vorteile. Zur Gewinnung dieses Isotops
wurde 1942 in Oak Ridge eine aus 2100 Rohren bestehende Anlage
gebaut [1, 2], in der das Isotop U235 in flussigem Uranhexa-
fluorid UF nach dem von CWSIUS [3, 4, 5] angegebenen
Trennrohrverfahren an- 6 gereichert wurde. Das angereicherte Uran
wurde als Ausgangsmaterial fur die Reindarstellung von U235 in
elektromagnetischen Separatoren verwendet. Von grosser Bedeutung
ist auch die Erzeugung von schwerem Wasser, das wegen seines
geringen Absorptionsquerschnittes und seiner guten Bremswirkung ein
ausgezeichneter Moderator ist. Das Isotop LF ist als Kuhlmittel fur
Hochlei- stungsreaktoren geeignet, wahrend Li6 eine der Reaktionen
bei der thermischen Kernfusion ermoeglicht. Auch die Entfernung
radioaktiver, beim Kernzerfall ent- stehender Spaltprodukte aus
Flussigkeiten und Gasen sowie die Abscheidung staubfoermiger
Partikelchen erfordern den Einsatz von Trennverfahren.
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