การพัฒนาเทคนิคการวัดสำหรับการไหลสองเฟสระหว่างของเหลวและก๊าซ

อลงกรณ์ พิมพ์พิณ; ณัฐเดช เฟื่องวรวงศ์

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/58978

Title:	การพัฒนาเทคนิคการวัดสำหรับการไหลสองเฟสระหว่างของเหลวและก๊าซ
Other Titles:	Development of measurement techniques for liquid-gas bubbly flows
Authors:	อลงกรณ์ พิมพ์พิณ ณัฐเดช เฟื่องวรวงศ์
Email:	Alongkorn.P@Chula.ac.th ไม่มีข้อมูล
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Subjects:	ก๊าซ ของเหลว การไหลของก๊าซ -- การวัด Gases Liquids Gas flow -- Measurement
Issue Date:	2554
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาอุปกรณ์วัดสำหรับการไหลแบบสองเฟสระหว่างของเหลวและก๊าซ โดย แบ่งเป็นสองส่วนคือ การศึกษาพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับสำหรับการไหลสองเฟสใน รูปแบบต่าง ๆ และการศึกษาผลของความเร็วและความเร่งของฟองอากาศต่อลักษณะสัญญาณของ อุปกรณ์เลเซอร์ไดโอด ในงานวิจัยส่วนแรกได้ศึกษาพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับในการ ไหลรูปแบบต่าง ๆ ของฟองก๊าซในของเหลวได้แก่ การไหลแบบ wall-peak bubbly flow, core-peak bubbly flow และ flat-profile bubbly flow โดยใช้ transducer ทำมุม 45 องศากับการไหลและใช้ เทคนิคการวัดแบบ Wire Mesh Tomography เพื่อวัดสอบเทียบพารามิเตอร์ของของไหล จากผลการ ทดลองพบว่าพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับมีความแตกต่างกันสำหรับการไหลในรูปแบบ ต่าง ๆ และมีลักษณะที่สอดคล้องกับข้อมูลที่วัดได้จากเทคนิค Wire Mesh Tomography ดังนั้นการใช้ คลื่นเหนือเสียงจึงมีความเป็นไปได้ในการพัฒนาเพื่อวัดพารามิเตอร์ของการไหลสองเฟสได้ สำหรับ การศึกษาในส่วนที่สองเป็นการใช้ระบบเลเซอร์ไดโอดควบคู่กับกล้องวีดีโอเพื่อวัดสอบเทียบความเร็ว และความเร่งของการเคลื่อนที่ของแบบจำลองฟองอากาศรูปครึ่งทรงกลม ซึ่งมีขนาดรัศมีความโค้ง เท่ากับ 3.25, 4.75, 7.5, 8.25, และ 11 mm ชุดแบบจำลองฟองอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ได้ถูกใช้สำหรับการสอบเทียบในการทดลองที่เป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ซึ่งมีความเร็วในช่วง ประมาณ 0.3-1 m/s ผลการทดลองแสดงว่าลักษณะความสัมพันธ์ระหว่าง Normalized voltage และ Time fraction ของทุกขนาดของแบบจำลองฟองอากาศและความเร็วของการเคลื่อนที่จะมีแนวโน้ม เดียวกัน ซึ่งค่า Normalized voltage จะลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงต้นและอัตราการลดลงนี้จะเริ่มช้าลง ในช่วงท้าย นอกจากนั้นแบบจำลองที่มีขนาดรัศมีความโค้งเล็กจะมีลักษณะการลดลงของ Normalized voltage ช้ากว่าบนแกน Normalized time เมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองฟองอากาศที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งผลการทดลองทั้งหมดสอดคล้องกับผลการสอบเทียบแบบสถิตในปีแรก ชุดทดลองที่ขับเคลื่อนด้วย สปริงได้ถูกใช้เพื่อสอบเทียบในการทดลองที่เป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งที่ใช้ในการ ทดลองอยู่ในช่วงระหว่าง 10-20 m/s2 ผลการทดลองแสดงว่าความเร่งของการเคลื่อนที่ต้องมีค่ามากถึง ระดับหนึ่งจึงจะสามารถตรวจวัดได้ โดย Normalized voltage จะลดลงช้ากว่าบนแกน Time fraction เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ในตอนท้ายได้นำอุปกรณ์เลเซอร์ไดโอดไปวัดการ ไหลแบบสองเฟสจริง จากผลการศึกษาทั้งหมดได้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะใช้อุปกรณ์ เลเซอร์ไดโอดที่พัฒนาขึ้นเพื่อตรวจสอบว่าฟองอากาศกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือกำลังเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงที่ได้
Other Abstract:	This study aims to develop the measurement techniques for liquid-gas bubbly flows. Two experiments are set up in order to investigate the effects of two phase gas-liquid flow patterns on the reflected ultrasonic wave characteristics and the effect of speed and acceleration of air bubble motion on the laser-diode system’s output signals. In the first experiment, Wire mesh tomography technique is employed as the calibrator for 45o inclined ultrasonic transducer in wall-peak bubbly flow, core-peak bubbly flow, and flat-profile bubbly flow. The results show that the reflected patterns of ultrasonic waves are varied for different flow patterns that imply the feasibility of use of the ultrasonic wave technique as the measuring device for examining characteristics of two phase gas-liquid flows. In the second experiment, the velocity and acceleration of semi-spherical air bubble model motion are calibrated with laser-diode system and video camera. The radius of curvature of the bubble model is varied as 3.25, 4.75, 7.5, 8.25 and 11 mm. The constant velocity is created in the range of 0.3-1 m/s using DC motor driven setup, and the laser-diode system’s output signal is obtained. The results show that the relationship between Normalized voltage and Time fraction are the same for all bubble models and velocities. In addition, the decrement of the Normalized voltage first occurs rapidly along the increment of Time fraction, and becomes more slowly at the end. In addition, the relationship between Normalized voltage and Normalized time indicates that the decrement of the Normalized voltage for smaller bubble is slower than that of larger bubble. All results are agreed well with the static calibration in previous study. After that, the spring and translating cart setup is used to create the acceleration motion of the bubble models as well as the signal of laser-diode system is examined in the range of acceleration between 10-20 m/s2. From our experiments, it shows that the acceleration must be high enough in order to extinguish the effects of accelerated motion from the constant speed motion, and the results show that the Normalized voltage decrement slightly retards along the increment of Time fraction for the accelerated motion. At the end, the laser-diode system is employed to examine the signals from real bubbly flows. It shows the feasibility of use of the laser-diode system for examining whether the bubble motion is a constant speed or acceleration motion.
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/58978
Type:	Technical Report
Appears in Collections:	Eng - Research Reports

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Alongkorn Pi_Res_2554.pdf		3.77 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record