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수평관 및 경사관에서 기포율 및 속도 동시측정을 위한 임피던스 센서 개발

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Alternative Title
Development of an impedance sensor for simultaneous measurement of void fraction and velocity of the two-phase flow in horizontal and near-horizontal pipes
Abstract
Two-phase flow is a general phenomenon in a variety of industries
including nuclear power plant. The void fraction and velocity in two-phase
flow is one of the most important parameters associated with system analysis
and design. For this reason, many techniques including gamma ray or X-ray
absorption, ultrasonic wave, optical probe, and electrical impedance methods
have been proposed. Among these instruments the electrical impedance
technique has a variety of advantages such as easy implementation, no
intrusiveness of flow field, no radiation, and convenient mobility. In the
impedance sensor, the electrical signals depend on the flow structure as well
as the void fraction. Therefore, the electrical responses to a given void
fraction differ according to the flow pattern. In this study, An impedance
sensor if developed to determine the flow pattern with the three electrodes,
and at the same time, to measure the void fraction. In addition, through the
parallel arrangement of two sensors, a velocity measurement is performed
using the time-averaged void fraction correlation. Prior to the real
applications of the proposed approach, several numerical calculations based on
the finite element method(FEM) are performed to optimize the electrode and
insulator sizes in terms of the sensor linearity and these are verified in
comparison with the data from static experiments. Finally, the sensor system
is applied to horizontal and near-horizontal loops and measuring performance
for the void fraction and velocity is compared with that of a wire-mesh
sensor and high-speed camera system.
Author(s)
원우연
Issued Date
2015
Awarded Date
2016. 2
Type
Dissertation
URI
http://dcoll.jejunu.ac.kr/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000007440
Alternative Author(s)
Won, Woo Youn
Department
대학원 에너지응용시스템학부 에너지공학과
Advisor
이연건
Table Of Contents
Ⅰ. 서 론 1
1. 배경 1
2. 목적 3
3. 개요 4
Ⅱ. 센서 설계 및 최적화 5
1. 센서 설계 관점에서 유동현상에 대한 이해 5
2. 지배 방정식 6
3. 센서 최적화를 위한 수치해석 7
4. 수치해석 결과 11
1)센서 전극간 갭 사이즈 결정 11
2)다중센서 시스템에서 전극간 간섭현상을 최소화하기 위한 거리 계산 15
Ⅲ. 실험 장치 및 계측 18
1. 장치 구성 18
2. 정적 실험 결과 20
3. 임피던스 센서 측정 기법 20
1)기포율 측정 기법 20
2)유동양식 판별 23
3)속도 측정 기법 23
4. 비교 데이터 측정 23
1)와이어 메쉬 센서 26
2)고속 카메라 27
6. 수평관 및 경사관 실험 설계 30
1)수평관 및 경사관 설비 30
2)실험 조건 32
Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 35
1. 수평유로 유동양식 판별 및 기포율 측정 결과 35
2. 경사유로 기포율, 유동양식 및 속도 측정 결과 42
3. 기포율 측정 분석 49
4. 속도측정 분석 52
Ⅴ. 결 론 54
참 고 문 헌 55
Degree
Master
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
원우연. (2015). 수평관 및 경사관에서 기포율 및 속도 동시측정을 위한 임피던스 센서 개발
Appears in Collections:
Faculty of Applied Energy System > Energy and Chemical Engineering
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