Μελέτη διφασικής ροής υγρού με φυσαλίδες με τεχνική τομογραφίας ηλεκτρικής αγωγιμότητας:
Creators: name: Χατζηδάκη, Αριάδνη Παύλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Αφασική ροή
Τομογραφία ηλεκτρικής αγωγιμότητας
Two phase flow
Electrical resistance tomography

description: Σκοπός της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της μετρητικής ικανότητας της τομογραφίας ηλεκτρικής αγωγιμότητας (Τ.Η.Α.) σε στατικά διφασικά συστήματα διασποράς και η εφαρμογή της τεχνικής στη μελέτη της κατακόρυφης προς τα πάνω διφασικής ροής υγρού με φυσαλίδες. Για την αξιολόγηση της μετρητικής ικανότητας της Τ.Η.Α., πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε δύο διαφορετικά κατακόρυφα κυλινδρικά δοχεία, εσωτερικής διαμέτρου 7 cm και 2.1 cm, αντίστοιχα. Ως συνεχή φάση χρησιμοποιήθηκε νερό αγωγιμότητας 0.45 mS/cm, ενώ ως διεσπαρμένη φάση χρησιμοποιήθηκαν μη αγώγιμα στερεά αντικείμενα κυλινδρικού σχήματος (κατασκευασμένα από Teflon), διαφόρων διαμέτρων και μηκών, που εμβαπτιζόταν κάθε φορά σε προκαθορισμένες στατικές θέσεις. Από την επεξεργασία των μετρήσεων, βρέθηκε ότι οι τιμές του τοπικού ογκομετρικού κλάσματος της μη αγώγιμης διεσπαρμένης φάσης (σε συντομία: κλάσμα κενού), επηρεάζονται όχι μόνο από τις διαστάσεις του εμβαπτιζόμενου αντικειμένου, αλλά και από τη θέση του τόσο ως προς την αξονική (κατακόρυφη) απόσταση του από το επίπεδο μέτρησης (θέση ηλεκτροδίων), όσο και ως προς την ακτινική απόσταση του από τα τοιχώματα του δοχείου. Επειδή η απόκριση της τεχνικής επηρεάζεται από τις συνθήκες της μέτρησης (δηλαδή το μέγεθος και τη θέση του αντικειμένου), έγινε προσπάθεια μοντελοποίησης της απόκρισης της τεχνικής για τις διάφορες συνθήκες μέτρησης. Η τεχνική Τ.Η.Α. χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για τον προσδιορισμό του κλάσματος κενού κατά τη διάρκεια της κατακόρυφης προς τα πάνω διφασικής ροής υγρού με φυσαλίδες. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα σε αγωγό εσωτερικής διαμέτρου 2.1 cm, σε τρεις διαφορετικές αποστάσεις (20, 60 &amp; 110 cm) από το σημείο εισόδου της αέριας φάσης, για διάφορες παροχές αερίου (QG = 0.01, 0.08 L / min ) και υγρού (QL = 0.6, 2, 3.4, 4.8, 6.2 L / min ). Η αέρια φάση αποτελείται από αδρανές αέριο (He), ενώ ως υγρή φάση χρησιμοποιήθηκαν υδατικά διαλύματα με διαφορετικά ιξώδη. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση προσθήκης επιφανειοδραστικού (SDS) στα χαρακτηριστικά του κλάσματος κενού κατά τη διάρκεια της κατακόρυφης προς τα πάνω διφασικής ροής υγρού με φυσαλίδες. Η επεξεργασία των μετρήσεων επέτρεψε τον προσδιορισμό των στατιστικών χαρακτηριστικών του κλάσματος κενού σε διάφορες ακτινικές ζώνες στις τρεις θέσεις μέτρησης. Από την ανάλυση της ακτινικής κατανομής, διαπιστώθηκε ότι η ομοιογένεια της διφασικής ροής (διασπορά φυσαλίδων), ενισχύεται με αύξηση της παροχής της υγρής και της αέριας φάσης, για όλες τις πειραματικές συνθήκες που εξετάστηκαν. Η αύξηση στη συγκέντρωση της επιφανειοδραστικής ουσίας εντείνει την ομοιογένεια, ενώ με αύξηση του ιξώδους της υγρής φάσης, παρουσιάζεται έντονη ανομοιογένεια λόγω φαινομένων συνένωσης των φυσαλίδων.
description: The aim of the present thesis is the validation of Electrical Resistance Tomography (E.R.T.) in static two phase systems and the application of the technique to the study of upward two-phase bubbly flow. For the validation of E.R.T., experiments were carried out in two different vertical cylindrical vessels, of internal diameter 7 and 2.1 cm, respectively. The continuous phase was saline solution (0.45 mS/cm), while as dispersed phase, non-conductive cylindrical solids were used (made of Teflon), of various diameter and length that were placed in exact positions. There was found, that the local void fraction depends not only on the dimensions of the solid (diameter and length), but also on the axial distance from the sensor (array of electrodes) and from the radial distance from the wall of the vessel. Due to the fact that the response of the technique is influenced by the conditions of the measurement (the size and the position of the solid), an effort of modeling the response of technique was carried out. Furthermore, the technique Electrical Resistance Tomography was used for the determination of void fraction during upward two-phase bubbly flow. The measurements took place in a pipe of internal diameter 2.1 cm, in three different distances (20, 60 &amp; 110 cm) from the gas distributor for various flow rates of the gas phase (QG = 0.01, 0.08 L / min ) and the liquid phase (QL = 0.6, 2, 3.4, 4.8, 6.2 L / min ). The gas phase consists of He, while as liquid phase various aqueous solutions of different viscosity were used. Moreover, it was examined the addition of surfactant (SDS) to the characteristics of the void fraction, during upward two-phase bubbly flow. The process of the measurements allowed the determination of statistical characteristics of void fraction in various radial zones to the three axial positions. From the analysis of radial distribution it was found that the homogeneity of two-phase flow, it is enhanced with an increase of gas and liquid flow rate, for all the experimental data. The increase to the concentration of the surfactant enhance the homogeneity, while the increase of viscosity of liquid phase has as an effect inhomogeneity due to coherence of bubbles.