Kaksifaasivirtauskoelaitteisto HIPE:n virtausaluekartat
Valkeapää, Aleksi (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052216503
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052216503
Tiivistelmä
Kaksifaasivirtausta esiintyy monilla teollisuuden osa-alueilla. Ydinvoimatekniikassa kaksifaasivirtaukseen liittyvät ilmiöt ovat tärkeitä etenkin reaktoriturvallisuuden kannalta. Neste-kaasu- kaksifaasivirtaus voi muodostaa useita virtausmuotoja. Monet reaktorin suunnittelun kannalta tärkeät ominaisuudet vaihtelevat virtausmuotojen suhteen. Virtauskanavan suuntaus ja virtauksen kulkusuunta muun muassa vaikuttavat olennaisesti syntyviin virtausmuotoihin. Virtausaluekarttojen avulla ennustetaan virtausmuotoja laitteistoissa.
Työssä tarkastellaan ydintekniikan laboratorion ilma-vesi-kaksifaasivirtauskoelaitteistoa (HIPE). Työn tarkoituksena on laatia koelaitteistolle virtausaluekartat pysty- ja vaakaputkisuuntaukselle. Kartan avulla käyttäjä pystyy valitsemaan tutkittavan virtausmuodon sujuvammin. Lisäksi työssä selvitetään, millaisia virtausmuotoja koelaitteessa muodostuu.
Kaksifaasivirtausta ajettiin koelaitteessa pystysuuntaisessa sekä vaakasuuntaisessa putkessa. Mittaukset suoritettiin useilla ilman ja veden massavirtojen arvoilla. Suurnopeuskameran avulla videokuvattiin syntyvä virtausmuoto yksittäisten mittausten tapauksessa. Videoiden virtausmuodot luokiteltiin yleisesti tunnettuihin muotoihin. Mittausten ja luokiteltujen virtausmuotojen perusteella laadittiin xy-tasoon virtausaluekartat. Kaksifaasivirtauskoelaitteisto ei pysty nykyisellä kokoonpanollaan tuottamaan kaikkia virtausmuotoja. Koelaitteistoa voisi uudistaa päivittämällä ilmansuihkutusjärjestelmän tehokkaammaksi ja paremmin säädettäväksi, jotta muitakin virtausmuotoja saataisiin esiintymään. Tällöin virtausaluekartat tulee päivittää uusiin.
Työssä tarkastellaan ydintekniikan laboratorion ilma-vesi-kaksifaasivirtauskoelaitteistoa (HIPE). Työn tarkoituksena on laatia koelaitteistolle virtausaluekartat pysty- ja vaakaputkisuuntaukselle. Kartan avulla käyttäjä pystyy valitsemaan tutkittavan virtausmuodon sujuvammin. Lisäksi työssä selvitetään, millaisia virtausmuotoja koelaitteessa muodostuu.
Kaksifaasivirtausta ajettiin koelaitteessa pystysuuntaisessa sekä vaakasuuntaisessa putkessa. Mittaukset suoritettiin useilla ilman ja veden massavirtojen arvoilla. Suurnopeuskameran avulla videokuvattiin syntyvä virtausmuoto yksittäisten mittausten tapauksessa. Videoiden virtausmuodot luokiteltiin yleisesti tunnettuihin muotoihin. Mittausten ja luokiteltujen virtausmuotojen perusteella laadittiin xy-tasoon virtausaluekartat. Kaksifaasivirtauskoelaitteisto ei pysty nykyisellä kokoonpanollaan tuottamaan kaikkia virtausmuotoja. Koelaitteistoa voisi uudistaa päivittämällä ilmansuihkutusjärjestelmän tehokkaammaksi ja paremmin säädettäväksi, jotta muitakin virtausmuotoja saataisiin esiintymään. Tällöin virtausaluekartat tulee päivittää uusiin.