Andrade Rosales, Edda G. (2017) Desarrollo de un sensor de calidad de vapor. / Development of a steam quality sensor. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 2333Kb |
Resumen en español
Este trabajo se enfocó en el desarrollo de un sensor térmico de contenido de agua líquida (CAL) en un flujo de vapor húmedo. Se realizó una investigación bibliográfica que cubrió el estado del arte de este tipo de sensores. A partir de la información hallada, se llevó a cabo un estudio tanto teórico como experimental de las aptitudes y limitaciones de sensores térmicos para las condiciones de aplicación que son de interés. Se fabricaron dos sensores cuya superficie de transferencia de calor es cilíndrica de aproximadamente 1 mm de largo, 0,2 mm de diámetro (Sensor 1) y 1,2 mm de diámetro (Sensor 2). Durante los experimentos realizados para analizar el funcionamiento de ambos sensores, los mismos se operaron a corriente constante. En primer lugar se probaron ambos sensores con gotas de agua producidas a demanda mediante un generador de gotas desarrollado para este trabajo. De estas pruebas se pudo observar que el sensor 1 presenta una dinámica de evaporación de la gota compleja, siendo el Sensor 2 un mejor candidato para el sensor de CAL. Posteriormente se probó el Sensor 2 expuesto a un flujo de niebla y aire. Analizando la respuesta del mismo, surge la conveniencia de operarlo a temperatura constante. Este tipo de operación requiere un circuito de control realimentado, cuyo diseño excede el alcance de este trabajo, quedando planteado como trabajo a futuro.
Resumen en inglés
This work focuses on the development of a thermal sensor of liquid water content (CAL) on a wet steam flow. A bibliographical investigation was made covering the state of art of this type of sensors. Aptitudes and limitations of thermal sensors for the application conditions of interest were theoretically and experimentally studied. Two sensors having cylindrical surfaces were fabricated, both having approximately 1cm length. The sensor diameters are approximately 0,2mm (Sensor 1) and 1,2mm (Sensor 2). During measurements the sensors were operated at constant current. Initially both sensors were tested with on-demand droplets produced by means of a droplet generator developed for this work. From the results of these tests it could be observed that Sensor 1 presents complex droplet evaporation dynamics, being Sensor 2 a better candidate for the CAL sensor. Thereupon Sensor 2 was also tested on a fog and air flux. Analyzing the sensor response it was concluded that it is convenient to operate it at constant temperature. This type of operation requires a feedback control circuit whose design exceeds this thesis, and it is proposed as a future work.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Steam; Vapor; Sensors; Sensor; [Liquid water content; Contenido de agua líquida; Thermal sensor; Sensor térmico] |
| Referencias: | Dong, H., Carr, W. W., & Morris, J. F., 2006. “An experimental study of drop-on-demand drop formation”. Physics of fluids Feind R. E., Detwiler A. G. y Smith P. L., 1999; “Cloud Liquid Water Measurements on the Armored T-28: Intercomparison between Johnson–Williams Cloud Water Meter and CSIRO (King) Liquid Water Probe”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. Finstad K. J., Lozowski E. P., Gates E. M., 1987: “A computational investigation of water droplet trajectories”, Jounal of Antmospheric And Oceanic Technology. Gerber H., Arends B. G. y Ackerman A. S., 1993: “New microphysics sensor for aircraft use”, Atmospheric Research. Giancoli D. C., 1995: “Physics”, Cuarta Edición, Prentice Hall. Giménez J. B. E., 2016: “Diseño conceptual de un reactor nuclear compacto”, Tesis doctoral, Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo. Hawke, S. R., 2006: “Effects of a thin, flexible nozzle on droplet formation and impingement” (Doctoral dissertation). Heymsfield, A. J. y M. R. Hjelmfelt, 1984a: “Measurements inside Oklahomathunderstorms during Project SESAME. NCAR/TN-2301STR, 240 pp”, National Center for Atmospheric Research. Incropera F. P. y DeWitt D. P., 1996: “Fundamentos de trasferencia de calor, Cuarta Edición, Prentice Hall. King W. D., Parkin D. A. y Handsworth R. J., 1978: “A Hot-Wire Liquid Water Device Having Fully Calculable Response Characteristics”, Journal of Applied Metheorology. Knight, C. A., W. A. Cooper, D. W. Breed, I. R. Paluch, P. L. Smith, and G. Vali, 1982: “Microphysics. Hailstorms of the Central High Plains”, The National Hail Research Experiment. Kubesh, R. J., Musil D. J., Farley R. D., and Orville H. D., 1988: “The 1 August 1981 CCOPE storm: Observations and modeling results”, Journal of Applied Metheorology. Langmuir I., Blodgett, K. B., 1946: “A mathematical investigation of water droplet trajectories”, Army Air Force Technologies. LeBoeuf R. L., Rivera J. de D. y de la Jara E., 2014: “An economical dual hot-wire liquid waterflux probe design”, Atmospheric Research. Merceret F. J. y Schricker T. L., 1974: “A New Hot-Wire Liquid Cloud Water Meter”, Journal of Applied Metheorology. Musil, D. J., and Smith P. L. y Heymsfield, A. J., 1986: “Microphysical characteristics of a welldeveloped weak echo region in a High Plains supercell thunderstorm”, Journal of Climate and Applied Metheorology. Rasmussen R. M. and Heymsfield A. J., 1987: “Melting and shedding of graupel and hail. Part III: Investigation of the role of shed drops as hail embryos in the 1 August CCOPE severe storm”, Journal of Atmospheric Science. Spyers-Duran P. A., 1968: “Comparative Measurements of Cloud Liquid Water Using Heated Wire and Cloud Relicating Devices”, Journal of Applied Metheorology. Waldvogel, Klein A., L., Musil D. J., and Smith P. L., 1987: “Characteristics of radar-identified big drop zones in Swiss hailstorms”, Journal of Climate and Applied Metheorology. Yang, J. C., Chien, W., King, M., & Grosshandler, W. L., 1997: “A simple piezoelectric droplet generator”- Experiments in fluids |
| Materias: | Ingeniería mecánica > Flujo bifásico Ingeniería mecánica > Transferencia de Calor Ingeniería mecánica |
| Divisiones: | Gcia. de área de Energía Nuclear > Gcia. de Ingeniería Nuclear > Termohidráulica |
| Código ID: | 623 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 19 Oct 2017 11:29 |
| Última Modificación: | 19 Oct 2017 13:48 |
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