pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2021-12-3-183-193pimi-721Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsПрименение электроимпедансного метода измерений при исследовании пузырьковых режимов течения двухкомпонентного потокаApplication of Electrical Impedance Measurements’ Method for Studies of Bubble FlowsКоноваловИ. А.KonovalovI. A.

Адрес для переписки: Коновалов И.А. – Нижегородский государственный технический университет, ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950, Россия e-mail: iliakonowaloff@yandex.ru

Address for correspondence: Konovalov I.A. – Nizhny Novgorod State Technical Univercity, Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950, Russia e-mail: iliakonowaloff@yandex.ru

 

iliakonowaloff@yandex.ruЧесноковА. А.ChesnokovA. A.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

БариновА. А.BarinovA. A.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

ДмитриевС. М.DmitrievS. M.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

ХробостовА. Е.KhrobostovA. E.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

МакаровМ. А.MakarovM. A.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical Univercity n.a. R.E. AlekseevRussian Federation202115102021123183193Copyright © Коновалов И.А., Чесноков А.А., Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Макаров М.А., 20212021Коновалов И.А., Чесноков А.А., Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Макаров М.А.Konovalov I.A., Chesnokov A.A., Barinov A.A., Dmitriev S.M., Khrobostov A.E., Makarov M.A.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/721

Одной из важных задач при проведении расчётного обоснования надёжности и безопасности оборудования, входящего в состав проектируемых ядерных энергетических установок, на сегодня является моделирование пузырькового режима течения теплоносителя. В связи с этим, целью данной работы являлось изучение особенностей движения газового пузыря в жидкой среде, а также отработка и расширение методических особенностей применения матричных кондуктометрических систем, получивших широкое распространение в исследовательской практике, для исследования газожидкостных потоков.

В работе изложен способ первичной обработки экспериментальных данных, направленный на устранение избыточной проводимости в ячейках разработанного сетчатого датчика, что позволило получить значения истинного объёмного газосодержания в исследуемой области.

Последующий анализ позволил оценить объёмы регистрируемых газовых пузырей градиентным методом, а также величину плотности межфазной поверхности в ячейках датчика, которая играет ключевую роль при моделировании межфазного тепло- и массообмена.

Сравнение полученных величин с показаниями контрольно-измерительных приборов экспериментальной установки показало хорошую степень соответствия. Представленная работа является адаптацией применения кондуктометрической измерительной системы для исследования многокомпонентных потоков с целью дальнейшего применения для исследования двухкомпонентных потоков в каналах имитатора активной зоны при помощи сетчатых кондуктометрических датчиков.

One of the important tasks in carrying out a computational justification of the reliability and safety of equipment that is part of the projected nuclear power plants today is the modeling of the bubbly regime of the coolant flow. In this regard the aim of this work is the use of extended methods of using matrix conductometric systems which are widespread in research practice for study of gas-liquid flows.

The work uses a method of primary processing of experimental data aimed at eliminating of excess conductivity in the cells of the developed wire mesh sensor which makes it possible to obtain the values of the true volumetric gas content in the investigated area.

Subsequent analysis of the possibilities to estimate the volumes of registered gas bubbles by the gradient method as well as the size of the interface in the sensor cells which plays a key role in modeling the interfacial heat and mass transfer.

Comparison of readings values with the control instruments cues showed a good agreement. The presented work is an adaptation of the use of a conductometric measuring system for the study of multicomponent flows with the aim of further application for the study of two-component flows in the channels of the core simulator using wire mesh sensors.

сетчатый кондуктометрический датчикдвухслойный датчикпузырьковое течениеwire mesh sensortwo-layer wire mesh sensorbubble flowReferencesKataoka I., Ishii M., Serizawa A. Local formulation and measurements of interfacial area concentration in two-phase flow. International Journal of Multiphase Flow, 1986, vol. 12, pp. 505−529. DOI: 10.1016/0301-9322(86)90057-1Kataoka I., Ishii M., Serizawa A. Local formulation and measurements of interfacial area concentration in two-phase flow. International Journal of Multiphase Flow, 1986, vol. 12, pp. 505−529. DOI: 10.1016/0301-9322(86)90057-1Hibiki T., Ishii M. Two-group interfacial area transport equations at bubbly-to-slug flow transition. Nuclear Engeneering and Design, 2000, vol. 202, pp. 39−76. DOI: 10.1016/S0029-5493(00)00286-7Hibiki T., Ishii M. Two-group interfacial area transport equations at bubbly-to-slug flow transition. Nuclear Engeneering and Design, 2000, vol. 202, pp. 39−76. DOI: 10.1016/S0029-5493(00)00286-7Dmitriev S.M., Barinov A.A., Dobrov A.A., Doronkov D.V., Pronin A.N., Ryazanov A.V., Solncev D.N., Sorokin V.D., Khrobostov A.E. [Experimental Studies of Turbulent Coolant Mixing in the Main Equipment of Nuclear Units]. VANT. Seriya: Yadernoreaktornie konstanti [VANT. Series: Nuclear reactor constants], 2018, no. 3, pp. 3−11 (in Russian).Dmitriev S.M., Barinov A.A., Dobrov A.A., Doronkov D.V., Pronin A.N., Ryazanov A.V., Solncev D.N., Sorokin V.D., Khrobostov A.E. [Experimental Studies of Turbulent Coolant Mixing in the Main Equipment of Nuclear Units]. VANT. Seriya: Yadernoreaktornie konstanti [VANT. Series: Nuclear reactor constants], 2018, no. 3, pp. 3−11 (in Russian).Prasser H.M., Kleim S. Coolant mixing experiments in the upper plenum of the ROCOM test facility. Nuclear Engineering and Design, 2014, vol. 276, pp. 30−42. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2014.05.016Prasser H.M., Kleim S. Coolant mixing experiments in the upper plenum of the ROCOM test facility. Nuclear Engineering and Design, 2014, vol. 276, pp. 30−42. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2014.05.016Prasser 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)00015-6Prasser 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)00015-6Khrobostov A.E., Legchanov M.A., Solncev D.N., Barinov A.A., Konovalov I.A., Chesnokov A.A., Makarov M.A. [Research of Hydrodynamics of Stratified Turbulent Flows for Validation of Designated Approaches to Modeling Thermal Processes in Equipment of Nuclear Power Plants]. Trudi NGTU im. R.E. Alekseeva [Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev], 2019, vol. 126, no. 3, pp. 111−119 (in Russian).Khrobostov A.E., Legchanov M.A., Solncev D.N., Barinov A.A., Konovalov I.A., Chesnokov A.A., Makarov M.A. [Research of Hydrodynamics of Stratified Turbulent Flows for Validation of Designated Approaches to Modeling Thermal Processes in Equipment of Nuclear Power Plants]. Trudi NGTU im. R.E. Alekseeva [Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev], 2019, vol. 126, no. 3, pp. 111−119 (in Russian).Waite B.M., Prasser H.M., Podowski M.Z. Computational and Experimental Analysis of Gas/Liquid Two-Phase Flow in Rod Bundles with Mixing-Vane Spacer Grids. Nuclear Engineering and Design, 2020, vol. 360, pp. 1−42. DOI: 0.1016/j.nucengdes.2019.110499Waite B.M., Prasser H.M., Podowski M.Z. Computational and Experimental Analysis of Gas/Liquid Two-Phase Flow in Rod Bundles with Mixing-Vane Spacer Grids. Nuclear Engineering and Design, 2020, vol. 360, pp. 1−42. DOI: 0.1016/j.nucengdes.2019.110499Prasser H.M., Matthias B., Dirk L. Improvement of Topflow Void Fraction Data Using Potencial Field Simulation of th Wire-Mesh Sensor. Specialists Workshop on Advanced Instrumentation and Measurement Techniques for Experiments related to Nuclear Reactor Thermal Hydraulics and Severe Accidents, 2019, vol. 35, pp. 1−16.Prasser H.M., Matthias B., Dirk L. Improvement of Topflow Void Fraction Data Using Potencial Field Simulation of th Wire-Mesh Sensor. Specialists Workshop on Advanced Instrumentation and Measurement Techniques for Experiments related to Nuclear Reactor Thermal Hydraulics and Severe Accidents, 2019, vol. 35, pp. 1−16.Beyer M., Lucas D., Kussin J. Quality check of wire-mesh sensor measurements in a vertical air/water flow. Flow Measurement and Instrumentation, 2010, vol. 21, pp. 511−520. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2010.09.001Beyer M., Lucas D., Kussin J. Quality check of wire-mesh sensor measurements in a vertical air/water flow. Flow Measurement and Instrumentation, 2010, vol. 21, pp. 511−520. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2010.09.001Tompkins C., Prasser H.M., Corradini M. Wiremesh sensors: A review of methods and uncertainty in multiphase flows relative to other measurement techniques. Nuclear Engineering and Design, 2018, vol. 337, pp. 205−220. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2018.06.005Tompkins C., Prasser H.M., Corradini M. Wiremesh sensors: A review of methods and uncertainty in multiphase flows relative to other measurement techniques. Nuclear Engineering and Design, 2018, vol. 337, pp. 205−220. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2018.06.005Prasser H.M., Stucki S., Betschart T., Eisenberg J. Interfacial area density measurement using a three-layer wire-mesh sensor. NURETH-16, 2015, pp. 403−418.Prasser H.M., Stucki S., Betschart T., Eisenberg J. Interfacial area density measurement using a three-layer wire-mesh sensor. NURETH-16, 2015, pp. 403−418.Clift R., Grace J.R., Weber M.E. Bubblrs, drops and particles. London: Academic Press, 1978, vol. 94, 380 p.Clift R., Grace J.R., Weber M.E. Bubblrs, drops and particles. London: Academic Press, 1978, vol. 94, 380 p.

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