Счетчик двухфазный: Двухфазный счетчик электроэнергии

Содержание

Двухфазный счетчик электроэнергии

Для учета потребленной электроэнергии существуют различные виды счетчиков. Однофазные электросчетчики используются в двухпроводных сетях переменного тока, где стандартное напряжение составляет 220 вольт. Они идеально подходят для квартир, дач, офисов, гаражей и т.д. Электрические трехфазные счетчики выполняют те же самые функции, только сети, где они установлены – трех- или четырехпроводные. Частота тока в таких сетях составляет 50 Гц, а напряжение – 380 В. Они применяются на объектах промышленного производства и других местах с высоким потреблением электроэнергии.

В разговорах часто употребляется такое понятие, как двухфазный счетчик электроэнергии. Следует сразу отметить, что таких приборов просто не существует в природе. Под этим термином подразумевается однофазный многотарифный счетчик, позволяющий сэкономить на оплате за потребленную электроэнергию.

Содержание

Особенности двухтарифных счетчиков

Регулярное повышение тарифов на электричество заставляет многих владельцев квартир и загородных домов принимать меры по снижению расходов. Для решения этой проблемы существует несколько способов. Многие хозяева устанавливают самое современное энергосберегающее оборудование. Другая часть пользователей предпочитает установку двухтарифного электросчетчика, разделяющего оплату за потребленную электроэнергию в зависимости от времени суток.

Внешний вид этих приборов ничем не отличается от стандартных однофазных устройств. Вся разница состоит в показаниях, отображающих раздельные показания за периоды дневного и ночного времени. Благодаря одинаковым размерам, установку двухтарифного счетчика можно выполнить на место старого однотарифного прибора.

В ночное врем нагрузка на электрические сети значительно снижается. Особенно это заметно в сельской местности, где лампы накаливания начинают светить гораздо ярче, особенно, если они находятся поблизости от трансформаторной подстанции. Иногда значительные перепады можно преодолеть лишь с помощью стабилизаторов напряжения. Для того чтобы заинтересовать абонентов пользоваться электричеством в ночное время, тарифы на данный период были несколько снижены.

В связи с этим, население все чаще переходит на двухтарифные счетчики электроэнергии. Ночной период продолжается с 23 часов вечера до 7 часов утра. Соответственно, вся потребленная энергия будет рассчитываться по более низкому тарифу. Экономия становится особенно заметной, когда в ночное время используются мощные бытовые приборы – стиральные машины, электрические водонагреватели, электроплиты и другое аналогичное оборудование. Кроме того, электростанции получают возможность равномерного распределения нагрузок, что позволяет избежать перегрузок в часы пик.

Принцип действия двухтарифных приборов учета

Дифференциальная или же раздельная тарификация действует по очень простому принципу. Многотарифные электросчетчики по своей сути, это те же стандартные счетчики, объединенные «два в одном» и настроенные соответствующим образом. Каждое устройство подсчитывает электроэнергию в установленных границах своих временных интервалов. По окончании работы одного прибора в течение отведенного времени, в действие вступает другой прибор.

Показания каждого счетчика снимаются раздельно, после чего просчитываются с учетом установленных тарифов, а полученные результаты суммируются. Невозможно механическим способом своевременно запустить сразу несколько приборов учета. В связи с этим, все виды многотарифных устройств, в том числе и двухтарифные приборы, оборудуются исключительно электронным управлением. Вся полученная информация размещается на общем табло.

Каждый прибор учета имеет встроенные часы, обеспечивающие более удобное переключение между различными периодами тарификации. Все данные сохраняются в памяти электронного устройства. В большинстве счетчиков для маркировки зоны используется символ «Т», рядом с которым имеется определенный числовой индекс. Если же в маркировке присутствует лишь буква Т без индекса, в этом случае она соответствует общему объему потребленной электроэнергии в кВт. Точно такое же значение отображалось бы на обычном однотарифном счетчике.

Плюсы и минусы двухтарифных электросчетчиков

Как и любая другая техника, двухтарифные счетчики электроэнергии обладают собственными плюсами и минусами.

К положительным качествам двухтарифных приборов можно отнести следующие:

  • Данные устройства позволяют заметно сэкономить денежные средства семейного бюджета. Стоимость приобретения и монтажа такого прибора учета окупается примерно через год.
  • Значительное потребление электричества в ночное время способствует значительной разгрузке электростанций. Компании-поставщики электроэнергии будут реже заниматься ремонтом и заменой оборудования. Выработка оптимального режима эксплуатации позволит добиться существенной экономии топлива, расходуемого на выработку электроэнергии.
  • Заметно улучшается экологическая обстановка. В связи с отсутствием перегрузок, снижается количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива.

Однако у большинства потребителей на первом месте стоят вопросы экономии, поэтому вопросы рационального использования электричества и улучшение экологической обстановки очень часто отходят на второй план.

Использование многотарифных приборов учета имеет и некоторые недостатки:

  • Разница между дневными и ночными тарифами не во всех регионах бывает существенной настолько, чтобы речь шла о серьезной экономии. В среднем стоимость 1-го ночного киловатта электроэнергии меньше дневного тарифа всего лишь на 15%.
  • После установки двухтарифного счетчика основным условием экономии будет правильное и рациональное использование бытовой техники и оборудования. Особенно это касается приборов с высокой мощностью, которые рекомендуется использовать только после 23.00. Однако по различным причинам это условие не всегда соблюдается и экономический эффект значительно снижается.

Двухтарифные счетчики. Виды и особенности. Работа и как выбрать

Иногда появляется причина заменить прибор учета электроэнергии. Причин для этого может быть несколько. Например, вышел из строя счетчик, кончился срок его действия, устарела модель, или просто хочется обновить оборудование. Часто электрические счетчики меняют при переходе на многотарифную систему например двухтарифные счетчики. В чем же состоит многотарифная система. В разное время суток электрическая энергия расходуется не одинаково.

Существует разделение суток по потреблению электроэнергии на 5 периодов:

  1. Ночной – экономичный период, с наименьшим потреблением, с 23.00 до 7.00 часов.
  2. Утренний – максимальный расход, с 7.00 до 9.00 часов.
  3. Дневной – полупиковый период, расход снижается из-за уменьшения бытовой нагрузки, с 10.00 до 17.00 часов.
  4. Вечерний пиковый период – с 17.00 до 21.00 часов.
  5. Вечерний полупиковый период со сниженной нагрузкой, с 21.00 до 23.00 часов.

Все эти перепады в потреблении электричества отрицательно сказываются на эксплуатации электростанций и передающих линий электроэнергии. Неравномерный расход энергии ведет к повышенному износу оборудования электростанций и подстанций.

Чтобы снизить негативное влияние неравномерного потребления электричества и выровнять перепады в расходе энергии, специалистами разработана дифференцированная тарификация расхода электроэнергии. Главной задачей такой тарификации является заинтересовать потребителей энергии уменьшить нагрузки на сеть в пиковые периоды времени, и определенную часть нагрузки сдвинуть на другой период, с более дешевым электричеством.

В нашей стране нет определенного единого тарифа, так как каждый город или регион устанавливают собственные тарифы. В результате перехода на новую систему и двухтарифные счетчики выигрывает потребитель и поставщик электроэнергии. Потребитель выиграет из-за снижения финансовых затрат, а поставщик энергии – за счет более равномерного распределения нагрузки в течение суток, и снижения пиковых нагрузок на оборудование.

Перед тем, как устанавливать многотарифные счетчики, необходимо убедиться в том, что в вашем регионе действуют эти тарифы. Сегодня существует несколько моделей многотарифных счетчиков. При выборе необходимо ориентироваться в назначении, устройстве и принципе работы счетчика.

Виды

Двухтарифные счетчики изготавливают следующих классов точности:
  • Класс 2.
  • 1.
  • 0,5.

Прибор будет точнее, если класс точности меньше. При этом погрешность показаний прибора ниже. Более точный счетчик стоит дороже.

По типу сети питания счетчики также делятся на:
  • Однофазные.
  • Трехфазные.

Каждый вид соответствует числу фаз электрической сети.

Из дополнительных опций счетчики могут иметь:
  • Возможность сохранения в память последних месячных показаний расхода энергии.
  • Возможность передачи показаний в сеть поставщику электричества.
  • Наличие журналов событий, в которых фиксируются пиковые периоды и другие важные события.
По типу монтажа счетчики разделяют на:
  • С трехточечной системой установки. Все электросчетчики старого образца монтировались на стандартные винтовые крепления, расположенные в трех точках. Одна из них находится вверху, а две другие внизу. На корпусе счетчика имелись специальные кронштейны или отверстия со стандартными расстояниями. В установочных щитах имелись соответствующие места для крепления или резьбовые отверстия, которые точно подходили под крепления приборов учета. Некоторые модели электронных приборов учета производятся в стандартных корпусах, имеющих такие же монтажные крепления. Если у вас старая конструкция распределительного щита, то такой счетчик будет для вас наилучшим выбором.
  • С монтажом на DIN рейку. Современные двухтарифные счетчики устанавливаются в распределительный щит с помощью унифицированного крепления, которое называется «DIN-рейка». Сзади электросчетчика есть фигурный паз и фиксатор. Счетчик крепится на металлическую профильную рейку этим пазом, и закрепляется фиксатором.
  • С универсальным креплением. Некоторые образцы счетчиков выпускаются с разными видами креплений. Их можно фиксировать как на дин-рейку, так и по старому образцу трехточечного крепления.

Принцип работы и особенности конструкции

Двухтарифные счетчики, как и остальные виды приборов учета, получают информацию о расходе энергии от специальных датчиков напряжения и тока, расположенных в корпусе. Далее, электронная схема преобразует эти данные, и выводит на дисплей.

Прибор учета состоит из элементов, принимающих информацию, и устройств обработки данных. При совместном функционировании этих частей обеспечивается считывание и обработка данных. Далее результат выводится на экран, и передается по радиоканалу на сервер поставщика электрической энергии для контроля и анализа расхода электроэнергии отдельными потребителями.

Имеются дорогостоящие образцы приборов учета, оснащенные отдельным интерфейсом для соединения с компьютером. Они применяется для функционирования системы «умный дом» и программирования функций электрических приборов с помощью компьютера по часам.

При выполнении монтажа счетчика, в него заносится специальная программа, которая настраивается для считывания расхода энергии по более дешевому тарифу в период 23.00-7.00 часов. При изменении времени с летнего на зимнее, или наоборот, счетчик необходимо снова перепрограммировать.

Рекомендации по установке

  • Чтобы выполнить монтаж прибора учета, необходимо обратиться с заявлением в вашу организацию, поставляющую электрическую энергию.
  • Далее, необходимо собрать все требующиеся документы и получить технические условия на монтажные работы.
  • Теперь можно выбирать и покупать электрический счетчик и выполнять его подключение к электрической сети квартиры.

Чтобы защитить сеть питания и электросчетчик от чрезмерных нагрузок, рекомендуется подключение электрических автоматов. А если счетчик подключается в местах с высокими требованиями к безопасности, то дополнительно подключается устройство защитного отключения.

Если разводка проводов в распределительном щите сделана правильно, то двухтарифные счетчики установить довольно просто и легко. Он монтируется на место старого счетчика, и подключаются провода.

Далее, необходимо вызвать представителя организации поставщика электроэнергии, который запрограммирует счетчик, и поставит на него пломбы.

Советы по выбору

  • Нельзя приобретать приборы учета в непонятных организациях, у которых нет сертификации, на рынках, у случайных продавцов на улице и т. д. Такие случайные продавцы будут предлагать различные выгодные условия, показывать заверенные печатями документы, но лучше от таких покупок сразу отказаться. А если счетчик уже был в употреблении, то тем более, о приобретении не может быть и речи.
  • Оптимальным вариантом покупки счетчика будет в местной организации, которая поставляет вам электроэнергию. Если даже у них не окажется счетчиков в продаже, то они дадут вам квалифицированный совет по выбору модели и фирмы производителя.
  • Электрический счетчик, который выбрали, даже если он иностранного производства, должен быть занесен в Госреестр. Это значит, что данная продукция сертифицирована и допущена к эксплуатации и продаже в нашей стране.
  • При покупке счетчика необходимо просмотреть всю комплектацию: техпаспорт прибора с имеющимся серийным заводским номером, корпус с элементами крепления, электронные элементы, заводская упаковка.
  • Необходимо обратить внимание на четкость и сохранность заводской пломбировки. Если есть какие-либо подозрения в нарушении пломб, то лучше заменить счетчик на другой образец.
  • При проверке документов на электросчетчик, нужно проверить дату производства, гарантийный срок и интервал между проверками. В паспорте должна быть отметка о проверке качества прибора.
  • В инструкции по эксплуатации счетчика должны быть указаны допускаемые режимы эксплуатации. Это важно, если установка распределительного щита планируется в холодном помещении.
  • Установку счетчика лучше производить не самостоятельно, а вызвать для этого квалифицированного специалиста, имеющего соответствующий допуск к таким работам. После установки и подключения электросчетчика в обязательном порядке необходимо вызвать специалиста снабжающей организации, который должен проконтролировать правильность выполнения подключения прибора, поставить его на учет, опломбировать и настроить в соответствии с двумя тарифами на потребление электроэнергии.
  • После этого специалист должен проконсультировать владельца счетчика о правилах снятия показаний счетчика и по другим вопросам, связанным с работой двухтарифного счетчика.
  • В формуляре на счетчик делается отметка об его установке, с указанием даты очередной поверки.

Наиболее распространенные двухтарифные счетчики

Для примера рассмотрим некоторые модели электросчетчиков, которые оснащены функцией многотарифного учета потребления энергии, и имеют большую популярность среди потребителей и специалистов.

СОЭ-55

Электросчетчик московского завода, который производит восемь образцов в этой линейке счетчиков, отличающихся внешним видом корпуса и некоторыми техническими параметрами.

Корпус 1

Электросчетчик СОЭ-50 Ш спроектирован на наибольшую силу тока 50 ампер, и способен учитывать четыре разных тарифа. Модели СОЭ-60 Ш имеют повышенную мощность, достигающую 60 ампер, а число тарифов повышено до восьми.

Корпус 3

Некоторые двухтарифные счетчики оснащены ограничителем мощности в виде устройства защитного отключения. У прибора СОЭ-60 Ш имеется функция быстрого измерения характеристик сети: тока, напряжения, частоты и мощности.

Весь модельный ряд имеет класс точности, равный 1. Интервал между поверками счетчиков определен в 16 лет, а срок службы приборов предполагается 32 года. Гарантийный срок производитель установил в 3 года 6 месяцев.

Счетчики этой линейки в корпусах «4» и «1» подходят для замены старых приборов с соответствующими стандартными креплениями. А модели с номерами корпусов 2 и 3 служат для установки на дин-рейку. Масса прибора зависит от исполнения корпуса и может равняться 300-600 граммов.

Меркурий -200

Такие двухтарифные счетчики образуют свою линейку приборов из трех моделей – 02, 04, 05. Их отличительной чертой являются разные интерфейсы для связи. В общем, технические параметры идентичны между собой.

Этой модели уже больше десяти лет, однако, такие приборы еще достаточно широко применяются, и имеют хорошие отзывы потребителей.

Точность счетчика соответствует классу «1». Интервал между поверками составляет 16 лет. Срок гарантии – 36 месяцев, срок службы – 30 лет.

Линейка счетчиков Меркурий 200 способна вести учет по четырем тарифам. При этом есть возможность отдельного сохранения данных по месяцам и дням. Также в настройках счетчика можно установить, какие дни будут праздничными и выходными. Для этого в прибор встроен электронный календарь. Такие счетчики служат для установки на дин-рейку. Вес прибора не превышает 0,6 кг.

Энергомера – СЕ 102

Этот счетчик является разработкой компании из Ставрополя. Он заслужил множество хороших отзывов о работе.

Прибор может фиксировать информацию по восьми различным тарифам, и сохранять данные в памяти за последний год. На дисплее отображается дата и текущее время, а также вид текущего тарифа, ток, напряжение, мощность.

Сложная электронная начинка счетчика дает возможность выполнить множество вспомогательных настроек в виде перехода на зимнее время, порога срабатывания защиты, разбивку суток на тарифные зоны и т.д.

Эти двухтарифные счетчики производятся для установки на дин-рейку, и для обычной установки на крепления старого образца.

Точность прибора соответствует классу «1», гарантия от производителя – 5 лет. Особенности счетчика Энергомера СЕ 102:
  • Электронная пломба.
  • Радиомодем.
  • Три интерфейса связи.
  • Инфракрасный порт для установки программ.
  • Защита информации от несанкционированного доступа.
Похожие темы:
  • Счетчики электроэнергии. Однотарифные и многотарифные
  • Замена счетчика электроэнергии. Правила и этапы замены
  • Электросчетчики. Виды и работа. Как выбрать и применение
  • Система АСКУЭ. Что это и как работает. Электронный счетчик

Сюрвей по вертикальному двухфазному противоточному заводнению. [БВР; PWR] (Технический отчет)

Исследование вертикального двухфазного противоточного заводнения. [БВР; PWR] (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

  • Полная запись
  • Другое связанное исследование

Одной из важных проблем при анализе безопасности легководного реактора является явление затопления или ограничение противотока в процессе повторного затопления активной зоны реактора во время гипотетической аварии с потерей теплоносителя. Дан обзор опубликованных аналитических моделей для предсказания этого предельного состояния, основанных на анализе висящих пленок и теории малых возмущений в падающих пленках. Обобщены существующие экспериментальные результаты и эмпирические корреляции, а также обсуждена параметрическая зависимость предела противотока. В обзор также включены различные расширенные проблемы заводнения, включая проблемы с конденсацией пара, уносом жидкости, наклоном потока, сложной геометрией системы и множеством каналов.

Авторов:

Тиен, CL;

Лю, К.П.

Дата публикации:
Исследовательская организация:
Калифорнийский университет, Беркли (США). Кафедра машиностроения
Идентификатор ОСТИ:
6494135
Номер(а) отчета:
ЭПРИ-НП-984
РНН: 79-006851
Тип ресурса:
Технический отчет
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
22 ОБЩИЕ ИЗУЧЕНИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ; 21 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ И СВЯЗАННЫЕ С ними УСТАНОВКИ; 42 МАШИНОСТРОЕНИЕ; РЕАКТОРЫ ТИПА BWR; ПОТЕРЯ ХЛАДАГЕНТА; ДВУХФАЗНЫЙ ПОТОК; РЕАКТОРЫ ТИПА PWR; САОР; НЕСЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ; ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ; ПОТОК ЖИДКОСТИ; АВАРИИ НА РЕАКТОРАХ; СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА; РЕАКТОРЫ; ВОДЯНЫЕ РЕАКТОРЫ; ВОДЯНЫЕ РЕАКТОРЫ; 220900* — Технология ядерных реакторов — Безопасность реактора; 210100 — Реакторы энергетические невоспроизводящие с легководным замедлителем и кипящим водяным охлаждением; 210200 — Реакторы энергетические невоспроизводящие с легководным замедлителем и охлаждением некипящей водой; 420400 — Инжиниринг — Теплопередача и поток жидкости

Форматы цитирования

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго
  • БибТекс


Tien, C. L., and Liu, CP. Обзор вертикального двухфазного противоточного заводнения. [БВР; мощность] . США: Н. П., 1979.
Веб. дои: 10.2172/6494135.

Копировать в буфер обмена


Tien, C.L., & Liu, CP. Обзор вертикального двухфазного противоточного заводнения. [БВР; мощность] . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6494135

Копировать в буфер обмена


Тиен, К.Л., и Лю, К.П., 1979.
«Обзор вертикального двухфазного противоточного затопления. [BWR; PWR]». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6494135. https://www.osti.gov/servlets/purl/6494135.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_6494135,
title = {Обзор вертикального двухфазного противоточного заводнения. [БВР; мощность]},
автор = {Тьен, К.Л. и Лю, К.П.},
abstractNote = {Одной важной проблемой при анализе безопасности легководного реактора является явление затопления или ограничение противотока в процессе повторного затопления активной зоны реактора во время гипотетической аварии с потерей теплоносителя. Дан обзор опубликованных аналитических моделей для предсказания этого предельного состояния, основанных на анализе висящих пленок и теории малых возмущений в падающих пленках. Обобщены существующие экспериментальные результаты и эмпирические корреляции, а также обсуждена параметрическая зависимость предела противотока. В обзор также включены различные расширенные проблемы заводнения, включая проблемы с конденсацией пара, уносом жидкости, наклоном потока, сложной геометрией системы и множеством каналов.},
дои = {10,2172/6494135},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/6494135},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1979},
месяц = ​​{2}
}

Копировать в буфер обмена

Посмотреть технический отчет (1,34 МБ)

https://doi. org/10.2172/6494135

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

  • Аналогичные записи

Противоточное ограничение газожидкостного двухфазного течения в почти горизонтальной трубе

На этой странице

АннотацияВведениеРезультаты и обсуждениеЗаключениеБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме . Работа выполнялась на круглой прозрачной акриловой трубе длиной 1,1 м с внутренним диаметром 50 мм, с двумя установками угла наклона (20° и 10° от горизонтали). Использовался гладкий вход для жидкости и воздуха. В качестве ввода жидкости и газа использовались пористый ввод жидкости и сопло, соединенное со спокойной секцией. Влияние свойств жидкости исследуется с использованием пяти различных рабочих жидкостей (вода, две разные концентрации бутанола и водные растворы глицерина). Что касается результатов. (1) CCFL вызывает резкое изменение жидкости, подаваемой в нижнюю камеру. (2) Заметно наблюдается влияние угла наклона. Приводная скорость заливающего газа уменьшается с углом наклона. (3) Вязкость жидкости влияет на явления затопления.

1. Введение

Противоточное течение в вертикальной трубе имеет множество применений в различных отраслях промышленности. Явление затопления имеет большое технологическое значение, так как затопление может быть лимитирующим фактором в работе оборудования. Например, в водо-водяном реакторе (PWR) противоток пара (вверх) и холодной воды (вниз) может иметь место в вертикальных каналах, когда в корпус реактора впрыскивается вода для аварийного охлаждения активной зоны (ECC). Это приводит к сложным процессам, в том числе к конденсации пара из-за введения холодной воды в активную зону реактора. Что наиболее важно, восходящий поток пара может препятствовать достаточному охлаждению компонентов реактора водой ECC. Явления наводнения были изучены с целью разработки аналитических моделей для прогнозирования начала скорости наводнения. В результате в литературе было предложено большое количество корреляций для прогнозирования этого для данного набора условий. Несмотря на большое количество зарегистрированных результатов, все еще существует значительная неопределенность в отношении явлений, возникающих в начале наводнения.

В предыдущей работе Уоллиса [1], изучавшего встречное течение жидкостно-газового потока в вертикальном канале, была обнаружена обратно пропорциональная зависимость скоростей жидкости и газа. В качестве дополнительного наблюдения Hewitt [2] и Barnea et al. [3] провел эксперимент в наклонной трубе и показал влияние угла наклона. Они обнаружили, что влияние угла наклона сложно. Скорость потока, при которой происходит затопление, увеличивается, а затем уменьшается при изменении угла наклона с горизонтального на вертикальный. С другой стороны, Pantzali et al. В работе [4] показана тенденция увеличения расхода заводненного газа с увеличением угла наклона.

Другим важным аспектом заводнения является влияние свойств жидкости. Камей и др. [5] выполнили экспериментальную работу о влиянии поверхностного натяжения на явления затопления. Они пришли к выводу, что скорость заливающего газа увеличивается с уменьшением поверхностного натяжения. Дальнейшая экспериментальная работа, выполненная Suzuki et al. [6] делают вывод, что эффект поверхностного натяжения сложен. Противоположный результат показали Ousaka et al. [7], Чанг и др. [8] и Цапке и Крёгера [9].]. Они показали, что поверхностное натяжение оказывает стабилизирующее влияние на затопление. Это подтверждается нестабильностью межфазной поверхности и уменьшением скорости затопления с уменьшением поверхностного натяжения. Экспериментальную работу о влиянии вязкости жидкости выполнили Clift et al. [10] обнаружили дестабилизирующее действие вязкости, увеличение вязкости сопровождается уменьшением скорости заводнения. Этот результат полностью согласуется с Tien et al. [11], Чанг и др. [8], Цапке и Крёгер [9], Муза и соавт. [12] и Нариаи и соавт. [13]. Судзуки и др. [6] обнаружили обратную тенденцию. Они обнаружили, что скорость затопления увеличивается с увеличением вязкости жидкости.

Предыдущие экспериментальные работы показали, что соглашение не было выполнено. Основной целью работы, описанной в настоящей экспериментальной работе, является изучение влияния свойств жидкости и наклона трубы на CCFL. В качестве рабочей жидкости для этой цели использовали воздух, воду и два различных водных раствора бутанола и глицерина. Два угла наклона, 20° и 10° от горизонтальной оси, используются для получения большего количества данных наблюдений, которые очень ограничены при малом угле наклона.

2. Экспериментальная установка

Схема данной экспериментальной установки показана на рисунке 1. Испытания проводились на круглой прозрачной акриловой трубе длиной 1,1 м с внутренним диаметром 50 мм. Прозрачная круглая тестовая секция из акрила была установлена ​​на алюминиевой балке, которая спроектирована таким образом, чтобы ее можно было монтировать под двумя углами наклона: 20 и 10 градусов от горизонтальной оси. Сжатый воздух подавался из резервуара, а расход газа регулировался цифровым регулятором. Воздух поступал через сопло, соединенное с нижней камерой и успокоительной секцией, чтобы обеспечить более плавную скорость потока воздуха, поступающего в испытательную секцию. Воздух течет из большей части в меньшую секцию спокойной секции, чтобы свести к минимуму эффект возмущения в потоке воздуха. Этот метод использовался в предыдущей работе, выполненной Deendarlianto et al. [14]. Жидкость подавалась питающим насосом, соединенным с резервуаром для жидкости. Расход и температура подаваемой жидкости измерялись датчиком расхода Signet и цифровым термометром, чтобы обеспечить подачу жидкости в соответствии с ожиданиями экспериментатора. Детали геометрии входного отверстия для воздуха и спокойной секции показаны на рисунках 2 и 3. Пористый вход жидкости использовался как гладкий вход жидкости, как показано на рисунке 4.

Настоящие эксперименты были проведены с использованием воздуха и пяти испытуемых жидкостей, то есть воды, двух разностей концентраций бутанола и водных растворов глицерина, что позволило получить испытуемую жидкость с различным поверхностным натяжением и вязкостью. Свойства жидкости были измерены в условиях температуры окружающей среды, то есть °C, и их свойства приведены в таблице 1. Образец жидких тестов берется во время эксперимента и сравнивается с паспортными данными свойств жидкостей смесей. Было получено хорошее совпадение, смеси находились в растворимом состоянии и соответствовали паспорту свойств жидкости.

Начало затопления детектировали следующим образом, то есть ступенчатым увеличением с небольшим приращением расхода воздуха при постоянном расходе воды. Сначала мы подождали несколько минут, чтобы убедиться, что картина потока находится в устойчивом состоянии после изменения расхода воздуха. При этом фиксировались визуальные данные наблюдения и расход подаваемой жидкости. Начало затопления определялось как предельная точка устойчивости противотока, определяемая максимальным расходом воздуха, при котором расход подаваемой жидкости был равен расходу жидкости на входе. Поскольку скорость потока воздуха непрерывно увеличивалась, происходит переход в режим потока. Стабильный противоток имел тенденцию к нестабильности. Отмечено неустойчивое противотечение, при котором была обнаружена разница расхода жидкости из верхнего нагнетательного патрубка к расходу нагнетаемой жидкости в нижнем напорном. Расход подаваемой жидкости в нижней камере уменьшается с увеличением расхода воздуха. Это состояние называется ограничением противотока (CCFL) или затоплением. Этот метод использовался предыдущими исследователями, такими как Celata et al. [15] и Deendarlianto et al. [14].

Приведенная скорость описывается как отношение между скоростью потока и поперечным сечением круглого канала, как показано ниже:

в котором нижний индекс указывает подаваемый газ и подаваемую жидкую фазу, приведенную скорость, расход и площадь внутреннего поперечного сечения круглой акриловой трубы.

Условия эксперимента проводились в диапазоне приведенной скорости подаваемой жидкости и воздуха.

3. Результаты и обсуждение

Для упрощения объяснения в этой статье мы используем некоторые сокращения для испытуемых жидкостей, ссылаясь на их жидкие свойства. Значение сокращений, приведенных в данной статье, следующее: W1: воздух-вода ( Н/м и  Па.с), S1 : 2% водный раствор бутанола ( Н/м), S2 : 5% водный раствор бутанола ( Н/м м), V1 30% водный раствор глицерина ( Па·с) и V2 50% водный раствор глицерина ( Па·с).

На рис. 5 показано влияние угла наклона трубы на CCFL с точки зрения приведенных скоростей газа и приведенных скоростей подаваемой жидкости. Влияние угла наклона обнаружено в диапазоне ≤ 0,15 м/с, при котором происходит затопление участка трубы. Наблюдаемые поверхностные скорости заводненного газа имеют тенденцию к уменьшению при уменьшении угла наклона трубы. Возможно, это действие гравитационных сил. Уменьшение угла наклона ослабляет силу тяжести, это означает, что роль силы тяжести в противодействии расходу воздуха ослабевает при уменьшении угла наклона, следовательно, расход воздуха, необходимый для создания восходящего потока жидкости, уменьшается в уменьшение угла наклона. Это приводит к тому, что наклон построенной кривой 20°CCFL выше, чем кривой 10°CCFL, как показано на рисунке 5. Рисунки 5(a), 5(b), 5(c) и 5(d) показывают, что эффект угла наклона ослабевает при высоких приведенных скоростях подаваемой жидкости. Это доказывают две построенные кривые, расположенные ближе друг к другу. Его можно рассматривать как эффект нерегулярной волны, образующейся в области входа жидкости и стремящейся перекрыть поперечное сечение. Это указывает на возникновение затопления входа.

Для наблюдения за поведением пленки жидкости в условиях CCFL осуществлялось визуальное наблюдение высокоскоростной видеокамерой Redlake Motion Pro. В сочетании с максимальной частотой кадров и разрешением 500 кадров в секунду и разрешением 1280 × 1024 он может гарантировать хорошее качество данных визуального наблюдения. Камера настроена на 200 кадров в секунду, чтобы обеспечить хорошие данные визуального наблюдения, как показано на рисунках 6, 7 и 8. Наблюдается тенденция, пленка жидкости течет волнообразно, появляется в начале затопления, затем волны увеличиваются в высоту. Когда высота волны достигает определенного значения, волна начинает разбиваться воздушным потоком. В воздушном потоке присутствует некоторый унос капель. Три жидких теста показывают одну и ту же тенденцию, но она не полностью одинакова. Различные явления показаны тремя жидкостными тестами (W1, S2 и V2). V2 показывает большую высоту и частоту сформированной волны по сравнению с W1 в том же временном диапазоне. S2 показывает, что унос капель происходит в меньшей волне по сравнению с W1, это означает, что высота волны, которую необходимо разбить, меньше, чем другая. Это указывает на то, что характеристика CCFL зависит от свойств жидкости.

Уоллис [1] предложил безразмерное число, известное как параметр Уоллиса, в терминах безразмерных приведенных скоростей газа и жидкости для прогнозирования начала затопления в вертикальной трубе. Он определяется следующим образом:

где нижний индекс указывает газ и подаваемую жидкую фазу, плотность, а также внутренний диаметр используемой трубы. Корреляция выражается как,
константы и основаны на установке и условиях эксперимента.

Рисунок 9 иллюстрирует влияние поверхностного натяжения на CCFL в виде безразмерного числа, предложенного Уоллисом, где (a) и (b) соответствуют случаям W1, S1, S2 при наклоне 20 и 10 градусов. угол. Тщательное рассмотрение рисунка показывает, что влияние поверхностного натяжения на CCFL существенно не наблюдается. Дестабилизирующий эффект поверхностного натяжения наблюдался только в поведении пленки жидкости, как показано на рисунке 8. Была показана очень хаотичная картина течения. Это можно объяснить тем, что уменьшение поверхностного натяжения означает, что меньший перепад давления на границе раздела жидкость-газ может сдерживаться пленкой жидкости. Это легко приводит к нестабильному поведению жидкости. Поэтому осуществляется более хаотичное течение и капельный унос происходит при меньшей высоте волны. Очень интересно, что наблюдаемая хаотическая картина течения не оказывает существенного влияния на приведенные скорости заводнения газа. Это подтверждается построенными кривыми CCFL, которые работают близко друг к другу, как показано на рисунке 9. . Этот результат полностью согласуется с Nariai et al. [13], которые выполнили эксперимент CCFL в трубе с тем же внутренним диаметром, что и в настоящей работе. На рисунках 9(a) и 9(b) показан разный наклон двух нанесенных на график экспериментальных данных по углу наклона. Наклон кривой на рис. 9(а) выше, чем на 9(б), он считается наклоном «» в корреляции Уоллиса, тесно связанной с геометрическим размером. Геометрическим размером здесь является угол наклона. Угол наклона соответствует силе тяжести, которая преимущественно влияет на CCFL на обеих кривых W1, S1 и S2.

Дальнейшее наблюдение было проведено для изучения влияния вязкости на заводнение. На рис. 10 показаны данные CCFL, построенные в виде безразмерного числа, предложенного Уоллисом. Увеличение вязкости жидкости означает увеличение сопротивления потоку. По мере стекания жидкости давление пленки жидкости уменьшается из-за эффекта трения, следовательно, разность давлений в области раздела жидкость-газ увеличивается. Формируется флуктуационная волна, компенсирующая дополнительное разное давление в области раздела жидкость-газ. Рисунок 10(a) показывает, что кривые CCFL W1, V1 и V2 близки друг к другу. Это означает, что флуктуационная волна не всегда соответствует дестабилизирующему воздействию, имеется стабилизирующий механизм, способный задержать дестабилизирующее воздействие. Чанг и др. В работе [8] предложен новый вязкий эффект, то есть эффект вязкого демпфирования, который ранее не учитывался. Вязкостное демпфирование как способность жидкости стабилизировать поведение потока будет противодействовать дестабилизирующему эффекту вязкости, поэтому суммарный эффект вязкости жидкости оказывается очень небольшим. Другое состояние показано на рис. 10(b), увеличение вязкости вызывает уменьшение приведенной скорости газа. Это рассматривается как дестабилизирующий эффект вязкости. Дестабилизирующее действие вязкости проявляется преимущественно при вязком сбросе. Это подтверждается высокочастотной волной, сформированной, как показано на рисунке 7. Это может быть вызвано влиянием угла наклона, который разбавляет силы тяжести, соответствующие эффекту вязкого демпфирования. Следовательно, кривые CCFL V1 и V2 имеют тенденцию отставать от W1.

Сравнение сделано, чтобы знать тенденцию заводнения экспериментальных работ в наклонной трубе. Сравнение в наклонной трубе выполнено путем нанесения данных в безразмерных числах, как показано на рисунке 11.

Рисунок 11(a) показывает сравнение настоящих экспериментальных данных с данными, полученными Barnea et al. [3] и Geweke et al. [16]. Хотя в настоящей работе использовалась труба с таким же внутренним диаметром, как у Barnea et al. [3] и Geweke et al. [16], сравнение показывает, что в этих экспериментах наблюдаются разные условия. Барни и др. данные показывают самые высокие, чем другие. Это может быть вызвано 10-метровой трубой и разницей в используемом определении затопления. Гевеке и др. Данные [16] показывают близкое совпадение с настоящим, он выполнен чуть выше графика. Это может быть связано с более высоким давлением в используемой системе, чем в настоящей работе. Как мы знаем из литературы, состояние системы с более высоким давлением имеет тенденцию к увеличению скорости заводнения, это рассматривается как влияние свойств используемой жидкости, изменяющихся в зависимости от давления и температурных условий.

Увеличение угла наклона трубы, экспериментальные данные Уоллиса [1] показывают несколько более низкую кривую CCFL. Это может быть связано с разницей в диаметре, используемой в его эксперименте по заводнению вертикальной трубы.

Цапке и Крегер [9] исследовали противоточное газожидкостное течение в наклонных трубах. Они отметили, что на заводнение существенно влияют свойства жидкости. Они утверждают, что константа в корреляции Уоллиса является функцией свойств жидкости. Затем они предложили безразмерный параметр свойств жидкости, который нужно объединить с корреляцией Уоллиса, чтобы получить тенденцию явления затопления. Удачно доказана корреляция некоторых экспериментальных данных. Параметр свойства жидкости определяется следующим образом:

Дальнейшее сравнение проводится для оценки комбинации безразмерного числа Уоллиса и безразмерного свойства жидкости Цапке для корреляции экспериментальных данных по заводнению. Сравнение производится комбинацией осей нанесенных данных. Эта комбинация была доказана Цапке и Крёгером как достаточно хорошее корреляционное число [9].]. Это подтверждается хорошей корреляцией данных некоторых экспериментальных работ, касающихся изучения влияния свойств жидкости.

Как показано на рис. 11(b), комбинация Уоллиса и свойства жидкости не полностью коррелирует данные. Данные сильно разбросаны, особенно для сильного изменения геометрических размеров, таких как внутренний диаметр и угол наклона, как показано в Ousaka et al. [7] и Pantzali et al. [4] нанесены данные. Необходимо найти новый параметр, чтобы обеспечить общую корреляцию наводнений.

4. Заключение

Экспериментально исследовано начало затопления почти горизонтальной трубы. Диаметр трубки и длина трубки составляли 50 мм и 1,1 м соответственно. Эксперименты проводились с использованием воды, двух разных концентраций водного раствора бутанола и водного раствора глицерина в качестве испытуемых жидкостей. Результаты резюмируются следующим образом. (1) Затопление характеризуется обратно пропорциональным соотношением скоростей затопления, т. е. поверхностные скорости заливающего газа уменьшаются с увеличением расхода жидкости. (2) Влияние угла наклона: наблюдается существенное влияние на явления наводнения. При уменьшении угла наклона наблюдается уменьшение приведенных скоростей захлестывающих газов. (3) Влияние вязкости жидкости на явления захлебывания относительно сильнее, чем влияние поверхностного натяжения. Об этом свидетельствует дестабилизирующий эффект вязкости, который достаточно силен для снижения приведенных скоростей нагнетаемого газа.(4) Эффект вязкого сброса обнаруживается как незначительное влияние вязкости жидкости. Этот эффект усиливается при небольшом изменении вязкости жидкости, но дестабилизирующее влияние вязкости жидкости должно быть преобладающим при уменьшении угла наклона.

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить д-ра Диндарлианто за знания, помощь и терпение при проведении эксперимента, а также бригаду центра Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf Topflow Facility за их вклад в этот эксперимент. Эта работа также частично поддерживается Фондом Александра Ван Гумбольдта в Германии.

Ссылки

  1. G. B. Wallis, One-Dimensional Two-Phase Flow , глава 11, McGraw Hill, NewYork, NY, USA, 1969.

  2. Г. Ф. Хьюитт, «Влияние условий конца, наклона трубы и физических свойств на захлебывание в газожидкостных потоках», Harwell Report HTFS-RS 222, 1977.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar Д. Барнеа, Н. Бен Йосеф и Ю. Тайтель, «Затопление наклонных труб: влияние входной секции», Канадский журнал химического машиностроения , том. 64, нет. 2, стр. 177–184, 1986.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  3. Панцали М.А., Моуза А.А., Парас С.В. Исследование гидродинамических характеристик слоя жидкости при противоточном течении в наклонных трубах малого диаметра: влияние свойств жидкости. Многофазный поток (ICMF ’07) , Лейпциг, Германия, 2007 г.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  4. С. Камей, Дж. Ониши и Т. Окане, «Затопление в смачиваемой стене башни», Химическое машиностроение , том. 18, стр. 364–368, 1954.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  5. С. Судзуки и Т. Уэда, «Поведение жидких пленок и захлебывание в противоточном двухфазном потоке, часть 1. поток в круглых трубах», International Journal of Multiphase Flow , vol. 3, нет. 6, pp. 517–532, 1977.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  6. Осака А., Диндарлианто, Кариясаки А. и Фукано Т. Прогнозирование скорости захлестывания газа в газожидкостном противовесе. ток двухфазного течения в наклонных трубах», Ядерная техника и проектирование , том. 236, нет. 12, pp. 1282–1292, 2005.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  7. К. С. Чанг, К. П. Лю, и К. Л. Тиен, «Заводнение в двухфазных противоточных потоках-II: экспериментальное исследование», Физико-химический Гидродинамика , вып. 1, pp. 209–220, 1980.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  8. А. Цапке и Д. Крёгер, «Влияние свойств жидкости и геометрии входного отверстия на заводнение в вертикальных и наклонных трубах», Международный журнал многофазных потоков , том. 22, нет. 3, стр. 461–472, 1996.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  9. Р. Клифт, К. Л. Притчард и Р. М. Неддерман, «Влияние вязкости на условия затопления в колоннах смачиваемых стенок», Chemical Engineering Science , vol. 21, нет. 1, pp. 87–95, 1966.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  10. К. Л. Тиен и К. П. Лю, «Обзор вертикального двухфазного противоточного заводнения», ЭПРИНП-984, 1979.

    . Просмотр по адресу:

    . 29, нет. 9, стр. 1395–1412, 2003.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  11. Т. Нариаи, А. Томияма, К. Валле, Д. Лукас, И. Киношита и М. Мурасе, «Ограничение противоточного потока в уменьшенной модели горячей ветви PWR», в Материалы Международного тематического совещания по ядерной термогидравлике, эксплуатации и безопасности (NUTHOS-8) N8P0109 , стр. 10–14, Шанхай, Китай, 2010 г. , Осака А., Кариясаки А., Фукано Т., Кониси М., «Влияние поверхностного натяжения на схему течения и ограничение противотока (CCFL) в газожидкостном двухфазном потоке в наклонной трубе, Японский журнал многофазных потоков , том.