Минимизация проблем при создании двухфазных расходомеров для криогеники и их особенности. Часть I. Диагностика потоков гелия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложены пути создания двухфазных расходомеров гелия в диапазоне массовых расходов от примерно 5–6 до более чем 1000 г/с. Принцип работы расходомеров основан на комбинации емкостных датчиков паросодержания с равномерным электрическим полем внутри чувствительных элементов для определения средней плотности двухфазной смеси и конических сужающих устройств для нахождения средней скорости потока. При этом могут использоваться емкостные датчики с чувствительными элементами как кругового, так и кольцевого поперечных сечений, существенно различающиеся чувствительностью. Рассмотрены особенности и проблемы, свойственные двухфазным расходомерам такого типа, к которым относится, прежде всего, влияние разнообразия режимов течения на характеристики сужающего устройства. Другая проблема состоит в учете влияния структуры двухфазного потока на определение его средней плотности. Еще одна проблема связана с возможными различиями между измеренными величинами перепадов давления в сужающем устройстве и ожидаемыми значениями, которые оценены посредством гомогенной модели в одном из предельных случаев течения двухфазных потоков. Показаны способы минимизации этих проблем посредством сочетания отдельных технических решений, которые уже проверены на практике. Представлены конкретные технические варианты двухфазных расходомеров гелия, в том числе проточный горизонтальный криостат, которые работоспособны во всем диапазоне истинных объемных паросодержаний от 0 до 1 при относительно небольшом общем гидравлическом сопротивлении проточной части расходомера. Показаны различия новых и предыдущих технических решений. Оценены неопределенности нахождения расхода двухфазных потоков гелия.

Об авторах

Ю. П. Филиппов

Объединенный институт ядерных исследований

Email: fyp@dubna.ru
Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

А. М. Коврижных

Объединенный институт ядерных исследований

Россия, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6

А. Ю. Филиппов

ГлоуБайт / GlowByte

Email: forsc2231@gmail.com
Россия, 105064, Москва, Нижний Сусальный переулок, 5, с. 19

Список литературы

  1. Alexeyev A.I., Filippov Yu.P., Mamedov I.S., Romanov S.V. // Cryogenics. 1991. V. 31. P. 1020. https://doi.org/10.1016/0011-2275%2891%2990123-E
  2. Arkharov A.M., Glavatskikh S.B., Grechko A.G., Zherdev A.A. // Adv. Cryogenic Engin. 1998. V. 43A. P. 795. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9047-4_99
  3. Moerk J.S. et al. Two-phase quality flow meter. USA Patent 5861555. 1999.
  4. Ashmore R.H. Two-Phase Cryogenic Flowmeter: A Proof of Concept. The Florida State University. 2006.
  5. Filippov Y.P., Panferov K.S. // Proc. 11-th IIR International Conference on Cryogenics. Bratislava, Slovakia. 2010. P. 87.
  6. Khodzhibagiyan H.G.., Fischer E., Kovalenko A.D. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2006. V. 16/2. P. 411. https://doi.org/10.1109/TASC.2005.864339
  7. Filippov Y.P. // Physics Procedia. 2015. V. 67. P. 1129. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.06.175
  8. Filippov Y.P., Panferov K.S. // Proc. of ICEC22. 2008. P. 583.
  9. Тоски Э., Ханссен Б.В., Смит Д., Теувени Б. // Нефтегазовое обозрение. 2003. С. 68.
  10. De Jonge T., Patten T., Rivetti A., Serio L. // Proc. ICEC19. Grenoble, France. 2002. P. 647.
  11. Кравченко В., Риккен М. // Законодательная и прикладная метрология. 2006. № 4. С. 37.
  12. Monroe E.S., Jr. // Transactions of ASME. 1956. V. 78. P. 373.
  13. Murdock J.W. Measuring the flow rate of a two-phase flow with orifice plate // Tech. Mech. 1962. V. 84(4). P. 8.
  14. Filippov Y.P., Panferov K.S. // Cryogenics. 2011. V. 51. P. 640. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2011.09.013
  15. Filippov Y.P., Kakorin I.D., Kovrizhnykh A.M. // Cryogenics. 2013. V. 57. P. 55. https://dx.doi.org/10.1016/j.cryogenics.2013.05.004
  16. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П. // Теплоэнергетика. 2022. № 5. С. 18. https://doi.org/10.1134/S0040363622050010
  17. Филиппов Ю.П., Филиппов А.Ю. // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 3. С. 98. https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-3-98-110
  18. Filippov Yu.P., Filippov A.Yu. // Flow Meas. Instrum. 2019. V. 68. P. 101578. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2019.101578
  19. Filippov Yu.P., Kakorin I.D., Kovrizhnykh A.M., Miklayev V.M. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2017. V. 14. N4. P. 602. https://doi.org/10.1134/S1547477117040082
  20. Trubnikov G., Agapov N., Aleksandrov V. et al. // Proc. of EPAC08. Genoa, Italy. 2008. P. 2581.
  21. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1975.
  22. Filippov Yu.P. // Cryogenics. 2001. V. 41. P. 327. http: // dx.doi.org/10.1016/S0011-2275(01)00080-7
  23. Filippov Y.P., Kakorin I.D. // Cryogenics. 2016. V. 79. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2016.07.015
  24. Subbotin V.I., Deev V.I., Pridantsev A.I. et al. // Cryogenics. 1985. V. 25. P. 261. https://doi.org/10.1016/0011-2275(85)90207-3
  25. Filippov Yu.P. // Proc. of the Low Temperature Engineering and Cryogenics Conference (LTEC 90). Southampton, UK, 1990. С. 10.3.1.
  26. Нигматулин Б.И., Милашенко В.И., Николаев В.Е. // Теплофизика высоких температур. 1978. Т. 16. С. 1258.
  27. Архаров И.А., Какорин И.С. // Измерительная техника. 2020. № 7. С. 34. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-7-34-42
  28. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П., Коврижных А.М. // ПТЭ. 2023. № 4. С. 132. https://doi.org/10.31857/S0032816223030047
  29. Filippov Yu.P. // Cryogenics. 1999. V. 39. P. 59. https://doi.org/10.1016/S0011-2275(98)2900114-3
  30. Мамедов И.С., Филиппов Ю.П. Структура потоков двухфазного гелия в канале горизонтальной ориентации. Сообщение ОИЯИ. Р8-81-40. 1981.
  31. Alexeyev A.I., Filippov Yu.P., Mamedov I.S. // Cryogenics. 1991. V. 31. P. 330. https://doi.org/10.1016/0011-2275(91)90105-6
  32. Theilacker J.C., Rode C.H. // Adv. Cryogenic Engineering. 1988. V. 33. P. 391. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-9874-5_48
  33. Sauvage-Boutar E., Meuris C., Poivilliers J., Francois M.X. // Adv. Cryogenic Engineering. 1988. V. 33. P. 441. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-9874-5_54
  34. Мамедов И.С., Микляев В.М., Пряничников В.И., Филиппов Ю.П. // Инженерно-физический журнал. 1983. Т. 44. С. 725.
  35. Filippov Yu.P. // Cryogenics. 1999. V. 39. P. 69. https://doi.org/10.1016/S0011-2275(98)00115-5
  36. Danilov V.V., Filippov Yu.P., Mamedov I.S. // Adv. Cryogenic Engineering. 1990. V. 35. P. 745. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0639-9_88
  37. Ко Гым Сек, Мамедов И.С., Филиппов Ю.П. Влияние массовой скорости на истинное объемное паросодержание потока двухфазного гелия. Сообщение ОИЯИ. Р8-87-505, Дубна, 1987.
  38. Селюнин С.Ю., Филиппов Ю.П. // Теплоэнергетика. 1988. № 9. C. 48.
  39. Мамедов И.С., Салимов С.Е., Филиппов Ю.П. Режимы течения двухфазного гелия в горизонтальных каналах. Сообщение ОИЯИ, Р8-84-505. Дубна, 1984.
  40. Filippov Y.P., Romanov S.V., Panferov K.S, Sveshnikov B.N. // Proc. of the 22-th International Cryogenic Engineering Conf. (ICEC 22). Seoul, Korea, 2008. P. 419.
  41. Filippov Y.P., Miklayev V.M. // Cryogenics. 2019. V. 100. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.05.001.
  42. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П., Коврижных А.М. // ПТЭ. 2024. № 2. C. 156. https://doi.org/10.31857/S0032816224020206
  43. Konstantinov A., Khodzhibagiyan H., Agapov N., Mitrofanova I. // Proc. of the 14-th cryogenics International Conference. Dresden. Germany, 2017. P. 61. ISSN: 0151.1637, ISBN: 978-2-36215-022-7.
  44. Khodzhibagiyan H., Bleile A., Borisov V., Datskov V., Fischer E., Kostromin S., Mierau A., Nikiforov D. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. V. 502. P. 012096. http: // dx.doi.org/10.1088/1757-899X/502/1/012096

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025