KR101225132B1 - 이상 유체의 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법 - Google Patents

이상 유체의 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체와 기체 사이의 굴절률 차이를 이용하여 이상 유동에 영향을 주지 않는 비침습적인 방법으로 간편하게 건도를 측정할 수 있도록 하는 이상 유체의 건도측정장치에 관한 것으로, 이상 유체(two-phase fluid)가 유동하는 유로를 포함하는 유로관과, 상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극에 전기적으로 결합되어 정전류를 인가하는 전류원과, 상기 한 쌍의 전극 사이의 전압강하를 측정하는 전압계와, 상기 전압계에서 측정되는 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 제어부를 포함한다.

Description

이상 유체의 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING DRYNESS FRACTION OF TWO-PHASE FLUID}
본 발명은 이상 유체의 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이상 유체를 구성하는 기상의 포화증기와 액상의 포화액의 비율에 따른 전기전도도 차이를 이용하여 이상 유체의 건도를 측정할 수 있도록 하는 이상 유체의 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법에 관한 것이다.
기체 상태의 포화증기(saturated vapor)와 액체 상태의 포화액(saturated liquid)이 서로 혼합되어 평형을 이루고 있는 습증기와 같은 이상 유체에서는 습증기의 전체 중량에 대한 포화증기의 질량비를 나타내는 습증기의 건도(dryness fraction) 또는 질(quality)이 정의된다.
일정압력하에서 포화온도보다 온도가 낮은 압축액을 가열하면 서서히 온도가 상승하다가 포화온도에 이르러 온도상승을 멈추고 증기발생이 시작된다. 이러한 포화액 상태로부터 습증기 상태를 거쳐 포화증기 상태에 이르면 다시 온도가 상승하여 과열증기에 이르게 된다. 건도는 이 중 포화혼합물에 대해서만 의미가 있는 물리량일 뿐, 압축이나 과열증기 영역에서는 의미가 없다. 습증기의 건도는 0부터 1까지의 값을 가질 수 있으며, 0인 경우 포화증기의 질량비가 0인 포화액 상태, 0부터 1 사이인 경우 습증기 상태, 1인 경우 포화증기 상태임을 나타낸다.
증기를 이용하여 직접가열하는 증기시스템의 경우 건도가 낮아지면 응축수가 제품표면에 부착되어 제품 불량을 유발할 수 있으며, 간접가열하는 열교환기의 경우에도 전열효율 저하를 초래하여 생산성이 낮아질 수 있다. 따라서, 증기를 이용한 시스템의 효율 향상을 위해서는 건도를 평가하는 것이 중요하며, 그 전제로서 증기의 건도측정을 위한 기술 개발이 필요하다.
종래 증기의 건도를 측정을 위해 사용되어 온 방법으로는 교축열량계(throttling calorimeter)를 이용하는 방법이 있다. 이는 증기가 교축과정을 거치게 하면서 압력강하를 발생시키고, 그 과정에서 발생하는 온도 변화 및 압력 변화를 측정한 후 상기 교축과정이 등엔탈피과정임을 이용하여 교축 전 증기의 건도를 측정하는 방법이다.
그러나 이러한 방법은 일종의 침습적인 방법으로 교축과정에 따른 압력 및 온도 변화의 측정 과정에서 이상 유체의 이상 유동에 영향을 주게 되는 문제가 있어 사용에 제한을 받게 된다.
또한, 교축 열량계를 포함한 기기의 구성 및 측정방법이 복잡하여 손쉽게 이용하기 어려운 것이 단점이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 이상 유체의 이상 유동에 영향을 주지 않는 비침습적인 방법으로 이상 유체의 건도를 측정할 수 있도록 하는 건도측정장치 및 이를 이용한 건도측정방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
아울러, 기기의 구성이 간단하고, 측정 방법이 간편하여 유용하게 활용할 수 있는 이상 유체의 건도측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이상 유체의 건도측정장치는 이상 유체(two-phase fluid)가 유동하는 유로를 포함하는 유로관과, 상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극에 전기적으로 결합되어 정전류를 인가하는 전류원과, 상기 한 쌍의 전극 사이의 전압강하를 측정하는 전압계와, 상기 전압계에서 측정되는 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 제어부를 포함한다.
또한, 이상 유체(two-phase fluid)가 유동하는 유로를 포함하는 유로관과, 상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극에 전기적으로 결합되어 정전압을 인가하는 전압원과, 상기 한 쌍의 전극 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류계와, 상기 전류계에서 측정되는 전류값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 제어부를 포함할 수도 있다.
여기서 이상 유체의 특정 건도값에 하나의 측정값만이 대응될 수 있도록 상기 이상 유체는 성층류 또는 환상류를 이루며 상기 유로를 수평 유동하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 유로에 설치되는 한 쌍의 전극 사이에 정전류를 인가하고, 전극 사이에서 발생하는 전압강하를 측정함으로써 이상 유체의 건도를 산정할 수 있도록 하는 이상 유체의 건도측정장치가 제공된다.
여기서, 한 쌍의 전극 사이에 정전압을 인가하고, 전극 사이에 흐르는 전류를 측정함으로써 이상 유체의 건도를 산정할 수도 있다.
본 발명에 따른 이상 유체의 건도측정장치는 건도를 측정하는 과정에서 이상 유체의 온도 및 압력을 변화시키지 않는 비침습적인 방법을 이용하여 이상 유체의 건도를 측정할 수 있으므로, 이상 유동에 영향을 주지 않고 건도를 측정할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 기기 구성이 간단하며 측정 방법이 간편하여 활용이 용이한 이상 유체의 건도측정장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치의 개요도이다.
도 2는 도 1의 이상 유체의 건도측정장치를 이용하여 이상 유체의 건도를 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 이상 유체의 건도측정방법에 의하여 이상 유체의 건도를 산정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치의 개요도이다.
도 5는 도 4의 이상 유체의 건도측정장치를 이용하여 이상 유체의 건도를 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 이상 유체의 건도측정방법에 의하여 이상 유체의 건도를 산정하는 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)의 개요도이다. 도 1을 참조하면 본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)는 이상 유체(two-phase fluid)가 유동하는 유로(111)를 포함하는 유로관(110)과, 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120)과, 상기 한 쌍의 전극(120)에 전기적으로 결합되어 정전류를 인가하는 전류원(130)과, 상기 한 쌍의 전극(120) 사이의 전압강하를 측정하는 전압계(140)와, 상기 전압계(140)에서 측정되는 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도(χ)를 산정하는 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 유로관(110)은 내부에 이상 유체(two-phase fluid)가 이상 유동하는 유로(111)를 갖는 것으로, 유로(111)의 형상은 어느 것이라도 무방하나, 본 실시예에서 상기 유로(111)는 원통형상을 가지는 경우를 상정한다. 여기서, 이상 유체는 성층류(stratified flow)를 이루며 유로(111) 내부를 수평 유동한다.
상기 전극(120)은 유로관(110)의 유로(111)에 한 쌍이 설치된다. 여기서 한 쌍의 전극(120)은 유로관(110)의 내측 관벽에 설치되어 이상 유체의 건도(χ) 변화에 따라 전극(120) 사이를 유동하는 이상 유체의 기체-액체 비율이 달라질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 아울러, 유로관(110)의 중심축에 대해 서로 대칭인 위치에 상하로 마주보도록 설치되어 두 전극(120)을 잇는 선이 유로관(110) 단면의 지름을 나타내도록 한다.
상기 전류원(130)은 전극(120)과 전기적으로 연결되어 전극(120) 사이에 일정한 전류가 흐르도록 한다. 본 실시예에서는 유로관(110) 내부 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120)이 유로관(110)의 관벽을 관통하는 전선에 연결되어 유로관(110) 외부를 통해 서로 연결되도록 하며, 상기 전선에 일정한 전류를 흐르도록 하는 직류전류원(130)을 결합시킨다.
상기 전압계(140)는 상기 전류원(130)과 병렬로 연결되어 한 쌍의 전극(120) 사이에서 발생하는 전압강하를 측정한다.
이하, 본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)를 이용하여 이상 유체의 건도(χ)를 측정하는 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 상술한 이상 유체의 건도측정장치(100)를 이용한 이상 유체의 건도측정방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)를 이용한 이상 유체의 건도측정방법은 유로(111)를 유동하는 이상 유체(two-phase fluid)의 건도를 변화시켜가면서, 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120) 사이에 정전류를 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 발생하는 전압강하를 측정하여, 측정된 전압값과 해당하는 상기 이상 유체의 건도값을 대응시킨 기준테이블을 제작하는 기준테이블 제작단계(S110)와, 건도를 측정하고자 하는 이상 유체를 상기 유로(111)에 유동시키는 준비단계(S120)와, 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120) 사이에 정전류를 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 발생하는 전압강하를 측정하는 전압측정단계(S130)와, 상기 전압측정단계(S130)에서 측정된 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 건도산정단계(S140)를 포함한다.
상기 기준테이블 제작단계(S110)에서는 유로(111)를 유동하는 이상 유체의 건도를 변화시켜가면서 전압계(140)에서 측정되는 전압값을 측정한다.
통상적으로 이상 유체가 관 내부를 유동하는 경우 유동 양식은 관 외부로부터 가열이 이루어지는지 또는 냉각이 이루어지는지에 따라 달라지게 되며, 열유속의 정도에 의해서도 차이를 보인다. 다만, 환상분무류-환상류-슬러그류(파형류)-플러그류(성층류)의 상태를 거치게 되는 것이 일반적이며, 본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)는 기체와 액체의 경계면이 유로관(110)의 관벽면과 평행한 방향으로 안정되게 형성되는 환상류 또는 성층류의 수평 유동 양식을 보이는 경우에 적용되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서와 같이 이상 유체가 성층류를 이루며 유동하는 경우, 또는 환상류를 이루며 운동하는 경우 이상 유체를 구성하는 기체와 액체의 경계면(S)은 유로관(110)의 관벽과 평행하게 배치된다. 여기서 한 쌍의 전극(120)이 상하로 마주보도록 배치되므로 두 전극(120) 사이에서 유로관(110) 내부를 유동하는 기체 영역과 액체 영역은 직렬 연결된 저항과 같은 역할을 한다. 환상류의 경우에도 유로(111)의 형상에 따른 기체 영역과 액체 영역의 배치에 따라 두 전극(120) 사이 영역이 갖는 저항값을 해석에 의해 계산해낼 수 있다. 전류원(130)이 한 쌍의 전극(120) 사이에 일정한 전류를 흐르도록 하므로 전압계(140)에서 측정되는 전압값은 옴의 법칙에 의해 전류원(130)에 의해 인가되는 전류에 두 전극(120) 사이의 저항값을 곱한 값으로 결정된다.
이상 유체의 건도가 변화함에 따라 이상 유체를 구성하는 기체와 액체의 비율이 달라지며, 이는 유로(111)에서의 기체와 액체의 경계면(S)의 위치 변화로 나타난다. 일반적으로 액체의 전기전도도가 기체의 전기전도도보다 높으므로 이상 유체의 건도가 0에 가까워질수록 저항이 줄어들어 낮은 전압값이 측정되고, 건도가 1에 가까워질수록 저항이 늘어나 높은 전압값이 측정된다. 이상 유체가 특정 건도값을 갖는 경우 유로(111) 내부의 기체와 액체의 경계면(S)의 위치는 하나로 결정되고, 역으로 유로(111) 내부의 기체와 액체의 경계면(S)이 소정 위치에 있는 경우 해당하는 기체-액체 부피조성비를 갖도록 하는 건도값이 하나로 결정되므로 이상 유체의 건도값과 전압계(140)에서 측정되는 전압값은 일대일로 대응되는 관계를 갖는다.
도 3은 전압계(140)를 이용하여 한 쌍의 전극(120) 사이에 발생하는 전압강하를 측정하여, 특정 건도값에 대응하는 전압값 측정치를 대응시킨 기준 테이블의 예를 나타낸 도면이다. 건도값은 0부터 1 사이의 값을 가지며, 건도가 0인 경우 전압값은 최소를 나타내고, 건도가 1인 경우 최대가 되어 건도가 높아질수록 전압값이 증가하는 경향을 나타낸다. 하나의 건도값에는 하나의 전압값이 대응되고, 전압값은 연속적인 값을 가지므로, 역으로 최소값과 최대값 사이에 있는 하나의 전압값에는 하나의 건도값이 대응된다. 본 도면은 건도 변화에 의한 기체와 액체의 부피 변화로 인하여 유로관(110)의 형상을 따라 형성되는 한 쌍의 전극(120) 사이의 저항값이 선형적으로 변화하는 경우를 나타낸 것이나, 이외에도 유로관(110)의 형상에 따라 다양한 형태의 그래프가 얻어질 수 있다.
상기 준비단계(S120)에서는 건도(χ)를 측정하고자 하는 이상 유체를 유로(111)에 유동시키며, 상기 전압측정단계(S130)에서는 건도(χ) 측정을 원하는 이상 유체가 유로(111)에 유동하는 경우 상기 전압계(140)를 이용하여 전극(120) 사이에서 발생하는 전압강하(Mv)를 측정한다.
상기 건도산정단계(S140)에서는 측정된 상기 전압값(Mv)으로부터 상기 이상 유체의 건도(χ)를 산정한다. 전술한 바와 같이, 하나의 전압값에는 하나의 건도값이 대응되므로, 기준테이블로부터 측정된 전압값(Mv)을 갖도록 하는 건도값(χ)을 역으로 유추하여 이상 유체의 건도를 산정할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)는 이상 유체(two-phase fluid)가 유동하는 유로(111)를 포함하는 유로관(110), 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120), 상기 한 쌍의 전극(120)에 전기적으로 결합되어 정전압을 인가하는 전압원(135), 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류계(145), 상기 전류계(145)에서 측정되는 전류값(Mc)으로부터 상기 이상 유체의 건도(χ)를 산정하는 제어부(미도시)를 포함한다. 도 1에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지정되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지므로 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1실시예와 비교하여 본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)는 한 쌍의 전극(120) 사이에 정전압을 인가하는 전압원(135) 및 상기 전압원(135)이 정전압을 인가하는 경우 전극(120) 사이를 흐르는 전류를 측정하는 전류계(145)를 포함한다.
상기 전압원(135)으로는 직류전압원을 사용하며, 상기 전류계(145)는 상기 전압원(135)과 직렬로 연결되어 한 쌍의 전극(120) 사이를 흐르는 전류를 측정한다.
본 실시예에 따른 이상 유체의 건도측정장치(100)를 이용하여 이상 유체의 건도를 측정하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 유로(111)를 유동하는 이상 유체(two-phase fluid)의 건도를 변화시켜가면서, 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120) 사이에 정전압을 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 흐르는 전류를 측정하여, 측정된 전류값과 해당하는 상기 이상 유체의 건도값을 대응시킨 기준테이블을 제작하는 기준테이블 제작단계(S115)와, 건도를 측정하고자 하는 이상 유체를 상기 유로(111)에 유동시키는 준비단계(S125)와, 상기 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120) 사이에 정전압을 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정단계(S135)와, 상기 전류측정단계(S135)에서 측정된 전류값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 건도산정단계(S145)를 포함한다.
상기 기준테이블 제작단계(S115)는 제1실시예에 따른 건도측정장치(100)를 이용하는 경우의 기준테이블 제작단계(S110)에 대응된다. 본 방법에 의하면, 건도가 0에 가까워질수록 저항이 줄어들어 높은 전류값이 측정되고, 건도가 1에 가까워질수록 저항이 늘어나 낮은 전류값이 측정된다. 이상 유체가 특정 건도값을 갖는 경우 유로(111) 내부의 기체와 액체의 경계면(S)의 위치는 하나로 결정되고, 역으로 유로(111) 내부의 기체와 액체의 경계면(S)이 소정 위치에 있는 경우 해당하는 기체-액체 부피조성비를 갖도록 하는 건도값이 하나로 결정되므로 이상 유체의 건도값과 전류계(145)에서 측정되는 전류값은 역시 일대일로 대응되는 관계를 갖는다.
도 6은 전류계(145)를 이용하여, 특정 건도값에 대응하는 한 쌍의 전극(120) 사이에 흐르는 전류값 측정치를 대응시킨 기준 테이블의 예를 나타낸 도면이다. 건도가 0인 경우 전류값은 최대를 나타내고, 건도가 1인 경우 최소가 되어 건도가 높아질수록 전류값이 감소하는 경향을 나타낸다.
상기 준비단계(S125)에서는 건도(χ)를 측정하고자 하는 이상 유체를 상기 유로(111)에 유동시키며, 상기 전류측정단계(S135)에서는 건도(χ)를 측정하고자 하는 이상 유체가 유로(111)를 유동하는 경우 전류계(145)를 이용하여 한 쌍의 전극(120) 사이에 흐르는 전류(Mc)를 측정한다.
상기 건도산정단계(S145)는 측정된 전류값(Mc)을 기준테이블에 대응시켜, 해당 전류값을 발생시키는 이상 유체의 건도(χ)를 산정한다. 제2실시예에서도 기준테이블 제작단계(S115)를 통해 제작된 기준테이블에서 하나의 전류값에는 하나의 건도값이 대응되므로, 기준테이블로부터 측정된 전류값(Mc)을 갖도록 하는 건도값(χ)을 역으로 유추하여 이상 유체의 건도를 산정할 수 있다.
본 발명에 따른 이상 유체의 건도측정장치와 이를 이용한 건도측정방법에 의하면 이상 유체의 건도에 따른 기체와 액체의 비율의 차이로 인해 발생하는 전기전도도 차이를 이용하여, 유로(111)에 설치한 한 쌍의 전극(120) 사이에 발생하는 전압강하 또는 흐르는 전류를 측정함으로써 이상 유체의 건도를 측정한다. 건도를 측정하는 과정에서 이상 유체의 온도 및 압력에 어떠한 변화도 일으키지 않는 비침습적인 방법을 사용하므로 이상 유동에 영향을 주지 않고 건도를 측정할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 이상 유체가 유동하는 유로(111)를 포함하는 유로관(110), 유로(111)에 설치되는 한 쌍의 전극(120), 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 일정한 전류 또는 전압을 인가하는 전류원(130) 또는 전압원(135), 상기 한 쌍의 전극(120) 사이에 발생하는 전압강하 또는 흐르는 전류를 측정하는 전압계(140) 또는 전류계(145) 및 제어부로 이루어지는 간단한 기기를 사용하여 구성할 수 있으며, 측정 방법이 간편하므로 활용이 용이한 특징이 있다.
100 : 이상 유체의 건도측정장치 110 : 유로관
111 : 유로 120 : 전극
130 : 전류원 135 : 전압원
140 : 전압계 145 : 전류계
S : 기체-액체 경계면 χ : 건도
Mv : 측정 전압값 Mc : 측정 전압값

Claims (6)

  1. 이상 유체(two-phase fluid)가 수평유동하도록 안내하는 유로를 포함하는 유로관;
    상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극에 전기적으로 결합되어 정전류를 인가하는 전류원;
    상기 한 쌍의 전극 사이의 전압강하를 측정하는 전압계;
    상기 전압계에서 측정되는 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정장치.
  2. 이상 유체(two-phase fluid)가 수평유동하도록 안내하는 유로를 포함하는 유로관;
    상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극에 전기적으로 결합되어 정전압을 인가하는 전압원;
    상기 한 쌍의 전극 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류계;
    상기 전류계에서 측정되는 전류값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이상 유체는 성층류를 이루며 상기 유로관을 수평 유동하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이상 유체는 환상류를 이루며 상기 유로관을 수평 유동하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정장치.
  5. 유로를 유동하는 이상 유체(two-phase fluid)의 건도를 변화시켜가면서, 상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극 사이에 전류원을 이용하여 상기 정전류를 인가하고, 전압계를 이용하여 상기 한 쌍의 전극 사이에 발생하는 전압강하를 측정함으로써, 측정된 전압값과 해당하는 상기 이상 유체의 건도값을 대응시킨 기준테이블을 제작하는 기준테이블 제작단계;
    건도를 측정하고자 하는 이상 유체를 상기 유로에 유동시키는 준비단계;
    상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극 사이에 상기 전류원을 이용하여 정전류를 인가하고, 상기 전압계를 이용하여 상기 한 쌍의 전극 사이에 발생하는 전압강하를 측정하는 전압측정단계;
    상기 전압측정단계에서 측정된 전압값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 건도산정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정방법.
  6. 유로를 유동하는 이상 유체(two-phase fluid)의 건도를 변화시켜가면서, 상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극 사이에 전압원을 이용하여 정전압을 인가하고, 전류계를 이용하여 상기 한 쌍의 전극 사이에 흐르는 전류를 측정함으로써, 측정된 전류값과 해당하는 상기 이상 유체의 건도값을 대응시킨 기준테이블을 제작하는 기준테이블 제작단계;
    건도를 측정하고자 하는 이상 유체를 상기 유로에 유동시키는 준비단계;
    상기 유로에 설치되는 한 쌍의 전극 사이에 상기 전압원을 이용하여 상기 정전압을 인가하고, 상기 전류계를 이용하여 상기 한 쌍의 전극 사이에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정단계;
    상기 전류측정단계에서 측정된 전류값으로부터 상기 이상 유체의 건도를 산정하는 건도산정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 유체의 건도측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003050221A (ja) 2001-08-06 2003-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイドレート含有率測定方法、測定装置及びそれを備えた設備
JP2008116402A (ja) 2006-11-07 2008-05-22 Oval Corp 混合液体抽出装置及び混合液体密度計測装置
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328084A (ja) * 2001-05-02 2002-11-15 Kiyoshi Wadatsumi イオン濃度計測装置
JP2003050221A (ja) 2001-08-06 2003-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイドレート含有率測定方法、測定装置及びそれを備えた設備
JP2008116402A (ja) 2006-11-07 2008-05-22 Oval Corp 混合液体抽出装置及び混合液体密度計測装置
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