pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2018-9-4-314-324pimi-405Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsМетодика обоснования представительности измерений при помощи пространственных кондуктометрических датчиков для исследования гидродинамики однофазных потоков теплоносителяMethod of Measurement Representativeness Assessment for Spatial Conductometric Sensors as Applied to Investigation of Hydrodynamics in Single Phase FlowsБариновА. А.BarinovA. A.

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

lxbarinov92@mail.ruГлавныйВ. Г.GlavnyV. G.ДмитриевС. М.DmitrievS. M.ЛегчановМ. А.LegchanovM. A.РязановА. В.RyazanovA. V.ХробостовА. Е.KhrobostovA. E.Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical Univercity n.a. R.E. AlekseevRussian FederationИнститут теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наукRussian Federation20181712201894314324Copyright © Баринов А.А., Главный В.Г., Дмитриев С.М., Легчанов М.А., Рязанов А.В., Хробостов А.Е., 20182018Баринов А.А., Главный В.Г., Дмитриев С.М., Легчанов М.А., Рязанов А.В., Хробостов А.Е.Barinov A.A., Glavny V.G., Dmitriev S.M., Legchanov M.A., Ryazanov A.V., Khrobostov A.E.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/405

Метод исследований гидродинамики при помощи пространственных кондуктометров активно используется в международной практике проведения эталонных верификационных экспериментов. Целью данной работы являлось создание методики обоснования представительности измерений при помощи пространственных кондуктометрических датчиков для измерений в однофазных потоках.

В статье рассмотрены аспекты работы пространственных кондуктометрических датчиков в полях неравномерной проводимости при исследовании гидродинамики однофазных потоков теплоносителя. Приводятся методы эквивалентных замещений выделенной ячейки и всей измерительной области датчика. Предложены методы оценки приемлемости упрощений для пересчета измеряемой проводимости в поле удельной электропроводности среды. Проведена декомпозиция источников неопределенности результатов измерений.

Выполнены эксперименты и численное моделирование сетчатого датчика для выяснения интенсивности межъячеечного влияния и погрешности тарировки. Результаты расчетов показали существенную зависимость показаний датчика от контрастности измеряемого поля и геометрического размера возмущений. Предложенная методика оценки неопределенности апробирована на конкретных датчиках и измерительной системе. Полученные результаты актуальны для постановки валидационных экспериментов с применением трассеров и метода кондуктометрии.

The well-known method of spatial conductometry is widely used for hydrodynamical investigations in the frame of validation benchmarks. The aim of the work was to develop the method of representativeness substantiation for use of the conductometric sensors in single-phase applications.

The paper presents aspects of wire-mesh sensors (WMS) applications in non-uniform conductivity fields. The equivalent electrical circuits for the measurement cell and WMS are proposed and investigated. The methods of translation from measured conductance to conductivity of the water are discussed. Decomposition of the uncertainty sources and their propagation through measurements are investigated.

To obtain the «cross-talk» effect of the measurements the fi model of WMS fl domain was created. The results of calculations showed the dependence of the measurement results on the conductivity contrast in the cells as well as on the size of the contrast domain. The proposed method of the measurement uncertainty estimate was applied to the real WMS and it’s measurement system. The obtained results are topical for validation tests with the use of tracer methods and WMS.

измерительная системапространственная кондуктометриянеопределенность результатов измеренийвалидацияточность измеренийmeasurement systemspatial conductometryexperiment uncertaintyvalidationmeasurement accuracyReferencesPrasser, H.M. A new electrode-mesh tomograph for gas-liquid flows / H.M. Prasser, A. Bottger, J. Zschau // Flow Meas. Instrum. – 1998. – No. 9. – P. 111–119. DOI: 10.1016/S0955-5986(98)00015-6Prasser H.M., Bottger A., Zschau J. A new electrode-mesh tomograph for gas-liquid flows. Flow Measurement and Instrumentation, 1998, vol. 9, pp. 111–119. DOI: 10.1016/S0955-5986(98)00015-6Velasco Peña, H.F. Applications of wiremesh sensors in multiphase flows / H.F. Velasco Peña, O.M.H. Rodriguez // Flow Measurement and Instrumentation. – 2015. – Vol. 45. – P. 255–273. DOI: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2015.06.024Velasco Peña H.F., Rodriguez O.M.H. Applications of wire-mesh sensors in multiphase flows. Flow Measurement and Instrumentation, 2015, vol. 45, pp. 255–273. DOI: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2015.06.024Da 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, Technische Universität Dresden, 2008, 154 p.Prasser, H.M. Signal response of wire-mesh sensors toanidealizedbubblyflow/ H.M. Prasser, R. Häfeli// Nuclear Engineering and Design. – Vol. 336. – 2018. – Р. 3–14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2017.04.016Prasser H.M., Häfeli R. Signal response of wire-mesh sensors to an idealized bubbly flow. Nuclear Engineering and Design, 2018, vol. 336, pp. 3–14. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2017.04.016Bestion, D. Requirements for CFD-grade experiments for nuclear reactor thermal-hydraulics / D. Bestion // Proc. of Experimental validation and application of CFD and CMFD codes in nuclear reactor technology workshop CFD4NRS-7. – Shanghai, 2018.Bestion D. Requirements for CFD-grade experiments for nuclear reactor thermal-hydraulics. Proc. of experimental validation and application of CFD and CMFD codes in nuclear reactor technology workshop CFD4NRS-7, 2018, Shanghai, p. 19.Bolshukhin, M.A. Experiment-Calculated Studies on Steady State Mixing of Turbulent Flows in Large Scale Model of Reactor Pressure Chamber for Validation of CFDCodes / M.A. Bolshukhin, A.V. Budnikov, A.A. Barinov, D.N. Patrushev // Proceedings of REMOO-2018 Conference and Workshop. – Venice, 2018.Bolshukhin M.A., Budnikov A.V., Barinov A.A., Patrushev D.N. Experiment-Calculated Studies on Steady State Mixing of Turbulent Flows in Large Scale Model of Reactor Pressure Chamber for Validation of CFDCodes. Proceedings of REMOO-2018 Conference and Workshop, 2018, Venice.Gray, D.M. Cation conductivity temperature compensation / D.M. Gray, A.C. Bevilacqua // Proc. of International Water Conference. – Pittsburgh, PA, 1997.Gray D.M., Bevilacqua A.C. Cation conductivity temperature compensation. Proc. of International Water Conference, Pittsburgh, PA, November 1997.Прахт, В.А. Моделирование тепловых и электромагнитных процессов в электромеханических установках. Программа COMSOL / В.А. Прахт, В.А. Дмитриевский, Ф.Н. Сарапулов; под. общ. ред. Ф.Н. Сарапулова. – М. : Спутник+, 2011. – 158 с.Prakht V.A., Dmitrievsky V.A., Sarapulov F.N. Modelirovanie teplovykh i elektromagnitnykh protsessov v elektromekhanicheskikh ustanovkakh. Programma COMSOL [Modeling of heat and electromagnetic processes in electrical units. COMSOL program]. Moscow, Sputnik+ Publ., 2011, 158 p.

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