CN114689667B - 基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法 - Google Patents

基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于丝网传感器的棒束通道内两相交混速率测量方法，包括：在棒束通道内，垂直于流动方向布置丝网传感器；分别用无示踪剂和有示踪剂的液相，在棒束通道内进行相同气液配比的两相流动实验，获得无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况；根据所述无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况，确定对应的示踪剂在被测流道的浓度分布情况，进而获得棒束通道间的液相交混速率。本发明能够降低液相交混速率测量难度，实现液相交混速率的快速测量。

Description

基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法
技术领域
本发明涉及两相流动测量技术领域，具体地，涉及一种基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法。
背景技术
两相交混现象会引起两相之间发生强烈的质量、动量和能量交换，在核反应堆中广泛存在，如沸水堆的正常运行工况和压水堆的事故工况等。
两相交混实验测量基于浓度法。
在两相流动中，在流动入口处，向气相和液相中分别加入特定浓度的示踪剂(气相和液相中所用示踪剂种类不同)。实验过程中，沿着不同流动发展长度分别对气相和液相流体分离取样，通过特定方法得到相应的示踪剂浓度，根据浓度守恒原理，分别获得两相交混速率。
浓度法实验设备复杂，实验操作难度高，且只能获得子通道截面整体交混情况。
电导法的基本原理是发射极和接收极间的电导和电流存在一定关系。利用丝网探针技术，沿着垂直流道方向布置互相垂直的发射极和接收极，可以获得流道截面位置电信号的分布情况。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于丝网传感器的棒束通道内两相流动中液相交混的测量方法。
根据本发明提供的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，包括：
在棒束通道内，垂直于流动方向布置丝网传感器；
分别用无示踪剂和有示踪剂的液相，在棒束通道内进行相同气液配比的两相流动实验，获得无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况；
根据所述无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况，确定对应的示踪剂在被测流道的浓度分布情况，进而获得棒束通道间的液相交混速率。
优选地，所述丝网传感器设置在气液两相流的棒束通道横截面上；所述丝网传感器的每一电极丝表面裸露；
利用逻辑控制单元，依次顺序激励每一根发射极，电流经由发射极、气液混合相，被接收极接收；
通过数据采集设备采集每一根接收极电极丝接收的电流的大小。
优选地，所述丝网传感器的每一电极丝的直径不超过0.1mm。
优选地，所述丝网传感器的发射极中每一电极丝横向间距不低于2mm；所述丝网传感器的接收极中每一电极丝横向间距不低于2mm。
优选地，所述丝网传感器的发射极与接收极垂直但不相交布置于被测流道。。
优选地，所述数据采集设备的测量频率不低于1000Hz。
优选地，所述电信号的高频脉冲方波频率不低于16000Hz。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明分别用无示踪剂和有示踪剂的液相，在棒束通道内进行相同气液配比的两相流动实验，获得无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况；根据所述无示踪剂和有示踪剂的液相中电信号在被测流道的分布情况，确定对应的示踪剂在被测流道的浓度分布情况，进而获得棒束通道间的液相交混速率，降低了液相交混速率测量难度，实现液相交混速率的快速测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中双子通道流道内两相流动的示意图；
图2为本发明实施例中基于丝网技术液相交混测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例中双子通道流道内两相流动的示意图，如图1所示，根据浓度守恒原理，进口示踪剂流速-出口示踪剂流速＝示踪剂跨子通道横移的流速，即
ml，in，1C1-ml，out，1C1＝W1，2(C1-C2)ΔZ
整理可得：
Figure GDA0004082186160000031
1表示子通道1，2表示子通道2，in表示通道进口，out表示通道出口，C1表示子通道1进口端面的截面浓度均值，C1’表示子通道1出口端面的截面浓度均值，C2表示子通道2进口端面的截面浓度均值，C2’表示子通道2出口端面的截面浓度均值。W1，2为液相交混速率。m1为液相质量流速(kg/s)，mg为气相质量流速(kg/s)，ΔZ为轴向交混长度(m)
图2为本发明实施例中基于丝网技术液相交混测量方法的流程图，以双子通道内两相流动中的液相交混测量为例，在所述液相交混测量方法包括如下步骤：
步骤1：进行无示踪剂的全液相测量，即全液相标定实验，得到各丝网节点位置(i，j)的电信号Iplain_water(i，j)1；
步骤2：进行无示踪剂的两相流动实验，得到此时截面电信号均值分布情况I(i，j)1，结合步骤1，利用转换关系式f，如式(1)所示，得到各丝网节点位置(i，j)处空泡份额α(i，j)；
Figure GDA0004082186160000032
步骤3：向子通道1注入示踪剂，重复与步骤2相同的实验工况，得到此时截面电信号均值分布情况I(i，j)2；
步骤4：根据步骤2和步骤3截面电信号均值的差异，得到示踪剂浓度分布C(i，j)；
步骤5：进而得到子通道截面示踪剂浓度均值Cave；
步骤6：确定两通道间的液相交混速率W1，2(kg/m.s)。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述棒束通道内垂直于流动方向布置丝网传感器，包括如下步骤：
步骤1：进行无示踪剂的全液相测量，即全液相标定实验，得到各丝网节点位置(i，j)的电信号Iplain_water(i，j)1；
步骤2：进行无示踪剂的两相流动实验，得到此时截面电信号均值分布情况I(i，j)1，结合步骤1，利用转换关系式f，如式(1)所示，得到各丝网节点位置(i，j)处空泡份额α(i，j)；
Figure FDA0004082186150000011
步骤3：向子通道1注入示踪剂，重复与步骤2相同的实验工况，得到此时截面电信号均值分布情况I(i，j)2；
步骤4：根据步骤2和步骤3截面电信号均值的差异，得到示踪剂浓度分布C(i，j)；
步骤5：进而得到子通道截面示踪剂浓度均值Cave；
步骤6：确定两通道间的液相交混速率W1，2(kg/m.s)。
2.根据权利要求1所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，
所述丝网传感器设置在气液两相流的棒束通道横截面上；所述丝网传感器的每一电极丝表面裸露；
利用逻辑控制单元，依次顺序激励每一根发射极，电流经由发射极、气液混合相，被接收极接收；
通过数据采集设备采集每一根接收极电极丝接收的电流的大小。
3.根据权利要求1所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述丝网传感器的每一电极丝的直径不超过0.1mm。
4.根据权利要求1所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述丝网传感器的发射极中每一电极丝横向间距不低于2mm；所述丝网传感器的接收极中每一电极丝横向间距不低于2mm。
5.根据权利要求1所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述丝网传感器的发射极与接收极垂直但不相交布置于被测流道。
6.根据权利要求2所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述数据采集设备的测量频率不低于1000Hz。
7.根据权利要求1所述的基于丝网的棒束通道内两相流动液相交混特性的测量方法，其特征在于，所述电信号的高频脉冲方波频率不低于16000Hz。
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