pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2016-7-3-66-75pimi-267Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ СМЕШЕНИЯ ПОТОКОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ЭЛЕМЕНТАХ ОБОРУДОВАНИЯ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОКAPPLICATION FEATURES OF SPATIAL CONDUCTOMETRY SENSORS IN MODELLING OF COOLANT FLOW MIXING IN NUCLEAR POWER UNIT EQUIPMENTБариновА. А.BarinovA. A.

Адрес для переписки: Баринов А.А. – Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, ул. Минина, 24, 603950, г. Нижний Новгород, Россия  e-mail: lxbarinov92@mail.ru

Address for correspondence: Barinov A.A. – Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev, Minin str., 24, 603950, Nizhny Novgorod, Russia  e-mail: lxbarinov92@mail.ru

lxbarinov92@mail.ruДмитриевС. М.DmitrievS. M.ХробостовА. Е.KhrobostovA. E.ГлавныйВ. Г.GlavnyV. G.Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical University named after R.E. AlekseevRussian FederationИнститут теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наукРоссияS.S. Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Division of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20160712201673247255Copyright © Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Главный В.Г., 20162016Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Главный В.Г.Barinov A.A., Dmitriev S.M., Khrobostov A.E., Glavny V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/267

Процессы смешения потоков с различной температурой и концентрацией растворенной примеси весьма распространены в оборудовании ядерных энергетических установок. В ряде случаев такие процессы значительно влияют на ресурс реакторной установки и ее поведение в переходных и аварийных режимах работы. Целью работы было создание измерительной системы и тестового экспериментального стенда, проведение первичных исследований, внедрение метода пространственной кондуктометрии в практику исследования турбулентных потоков теплоносителя. В ходе работы создан измерительный комплекс, включая сами пространственные датчики, и экспериментальный стенд для проведения исследований; выполнены первичные тесты. Особое внимание уделено процедурам калибровки и методической отработке применения кондуктометрических датчиков при измерении характеристик турбулентных потоков теплоносителя. Исследования проводили методом электрически контрастного трассера при спутно-струйном течении в закрытом канале круглого поперечного сечения. В ходе измерений получали как осредненные, так и нестационарные реализации измерительного сигнала. Выполненная обработка данных эксперимента показывает хорошее их согласование с данными, полученными при помощи измерительных систем, основанных на других физических принципах действия. Получены калибровочные зависимости, создана методическая база настройки и применения измерительных систем с пространственными кондуктометрическими датчиками. Приобретенный опыт работы с пространственными кондуктометрами позволил сформулировать принципы проведения исследований на крупномасштабных моделях основного оборудования ядерных энергетических установок. Пространственные датчики сетчатой конструкции зарекомендовали себя как перспективный тип вихреразрешающих измерительных устройств.

Coolant flow mixing processes with different temperatures and concentrations of diluted additives widely known in nuclear power units operation. In some cases these processes make essential impact on the resource and behavior of the nuclear unit during transient and emergency situations. The aim of the study was creation of measurement system and test facility to carry out basic tests and to embed spatial conductometry method in investigation practice of turbulent coolant flows. In the course of investigation measurement system with sensors and experimental facility was designed, several first tests were carried out. A special attention was dedicated to calibration and clarification of conductometry sensor application methodologies in studies of turbulent flow characteristics. Investigations involved method of electrically contrast tracer jet with concurrent flow in closed channel of round crosssection. The measurements include both averaged and unsteady realizations of measurement signal. Experimental data processing shows good agreement with other tests acquired from another measurement systems based on different physical principles. Calibration functions were acquired, methodical basis of spatial conductometry measurement system application was created. Gathered experience of spatial sensor application made it possible to formulate the principles of further investigation that involve large-scale models of nuclear unit equipment. Spatial wire-mesh sensors proved to be a perspective type of eddy resolving measurement devices.

измерительная системакондуктометрияядерный реакторгидродинамика теплоносителятурбулентные потокиmeasuring systemconductometrynuclear reactorcoolant hydrodynamicsturbulent flowsМинистерство образования и науки Российской Федерации (договор № 02.G25.31.0124 )Ministry of Education and Science of the Russian Federation (contract № 02.G25.31.0124)ReferencesVelasco, H.F. Rodrigues Application of wire mesh sensors in multiphase flows / H.F. Velasco, O.M.H. Pena // Flow measurement and instrumentation. – 2015. – Vol. 45 – Р. 255–273.Velasco, H.F. Rodrigues Application of wire mesh sensors in multiphase flows / H.F. Velasco, O.M.H. Pena // Flow measurement and instrumentation. – 2015. – Vol. 45 – Р. 255–273.Da Silva, M.J. Impedance sensors for fast multiphase flow measurement and imaging : Ph.D. dissertation / M.J. Da Silva. – Technische Universität Dresden, 2008.Da Silva, M.J. Impedance sensors for fast multiphase flow measurement and imaging : Ph.D. dissertation / M.J. Da Silva. – Technische Universität Dresden, 2008.Ylonen, A. Single-phase crossmixing measurements in a 4 × 4 rod bundle / A. Ylonen, W.M. Bissels, H.M. Prasser // Nuclear Engineering and Design. – 2011. – Vol. 241, Р. 84–93.Ylonen, A. Single-phase crossmixing measurements in a 4 × 4 rod bundle / A. Ylonen, W.M. Bissels, H.M. Prasser // Nuclear Engineering and Design. – 2011. – Vol. 241, Р. 84–93.Внедрение метода матричной кондуктометрии в исследование гидродинамических процессов течения теплоносителя в оборудовании ЯЭУ / А.А. Баринов [и др.] // Труды НГТУ. – Н. Новгород, 2015. – № 1. – С. 139–145.Внедрение метода матричной кондуктометрии в исследование гидродинамических процессов течения теплоносителя в оборудовании ЯЭУ / А.А. Баринов [и др.] // Труды НГТУ. – Н. Новгород, 2015. – № 1. – С. 139–145.Вохник, О.М. Моделирование и обработка стохастических сигналов и структур / О.М. Вохник [и др.]. – М. : Университетская книга, 2012. – 81 с.Вохник, О.М. Моделирование и обработка стохастических сигналов и структур / О.М. Вохник [и др.]. – М. : Университетская книга, 2012. – 81 с.Taylor, G. The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe / G. Taylor // Proceedings of the Royal Society of London. – 1954. – P. 446–468.Taylor, G. The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe / G. Taylor // Proceedings of the Royal Society of London. – 1954. – P. 446–468.Полунин, М.А. Осесимметричная турбулентная струя в спутном потоке / М.А. Полунин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2009. – № 1. – С. 170–171.Полунин, М.А. Осесимметричная турбулентная струя в спутном потоке / М.А. Полунин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2009. – № 1. – С. 170–171.Развитие стендовой базы НГТУ им. Р.Е. Алексеева для верификации CFD программ / С.М. Дмитриев [и др.] // Сборник трудов НТС «Проблемы верификации и применения CFD-кодов в атомной энергетике». – Н. Новгород, 2016. – С. 17–18.Развитие стендовой базы НГТУ им. Р.Е. Алексеева для верификации CFD программ / С.М. Дмитриев [и др.] // Сборник трудов НТС «Проблемы верификации и применения CFD-кодов в атомной энергетике». – Н. Новгород, 2016. – С. 17–18.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.