Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: Institut für Mehrphasenprozesse/Leibniz Universität Hannover
Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: Institut für Mehrphasenprozesse/Leibniz Universität Hannover
  • Zielgruppen
  • Suche
 

Konduktive Tomographie


Dr.-Ing. M. Lörcher

Dr.-Ing. T. Vauth

 

Tomographische Meßverfahren für energie- und verfahrenstechnische Anwendungen werden immer häufiger zum Messen von zwei- und dreidimensionalen Phasenverteilungen eingesetzt.Neben dem kapazitiven Verfahren wird ein konduktives tomographisches Meßverfahren entwickelt. Bei der konduktiven Tomographie besteht der Meßeffekt aus dem Einfluß des Gasgehaltes auf die Leitfähigkeit zwischen zwei Elektroden. Der Sensor besteht aus drei parallelen, dicht beieinanderliegenden Ebenen mit parallelen Drähte die in drei unterschiedlichen Richtungen senkrecht zur Rohrachse aufgespannt sind. Der Leitwert zwischen je zwei Drähten kann durch eine Parallelschaltung ohmscher Widerstände dargestellt werden. Ist in einer zweiphasigen Strömung nur ein Teil des Drahtpaares durch eine Flüssigkeitsbrücke miteinander verbunden, entspricht der meßbare Leitwert der Summe der Leitwerte der zugehörigen ohmschen Widerstände. Der Leitwert ist proportional zur Länge des durch die leitende Flüssigkeit verbundenen Drahtabschnitts. Durch das Messen der Leitwerte zwischen den verschiedenen Drahtpaaren in den drei Ebenen des Sensors werden 84 linear unabhängige Ergebnisse erhalten. Da die Drähte sequentiell mit einer elektronischen Schaltung abgetastet werden, wird für die Messung des Leitwertes zwischen den verschiedenen Drahtpaaren nur ein Meßgerät benötigt. Die erstellte Schaltung besteht aus sechs Multiplexern, die über einen Taktgenerator sowie einen binären und einen dezimalen Zähler angesteuert werden. Nachdem die Drahtpaare einer Ebene des Sensors durchgeschaltet sind, wird in der nächsten Ebene mit dem ersten Drahtpaar begonnen. Die Geschwindigkeit der Meßwertaufnahme ist durch das  Zeitverhalten des Leitfähigkeitsmeßgerätes begrenzt. Die Meßrate beträgt 18 kHz. Dies entspricht einer maximalen Aufnahmefrequenz der Phasenverteilung von 200 Bildern pro Sekunde. Während der off-line-Rekonstruktion werden die Phasenanteile im Querschnitt aus den Meßwerten berechnet.

In dem Bild ist eine mit der konduktiven Meßmethode erhaltene Phasenverteilung für eine   Schwallströmung dargestellt. Gemessen wird in einer horizontalen Rohrleitung mit 59 mm  Durchmesser, die mit Wasser und Luft durchströmt wird. Oben ist die Phasenverteilung entlang eines vertikalen Schnittes durch die Mittellinie des Flüssigkeitspfropfens dargestellt.Die begasten Bereiche im Flüssigkeitspfropfen sowie die Formen der Schwallfront und des Nachlaufes sind aufgrund des hohen zeitlichen und räumlichen Auflösungvermögens des Meßverfahrens zu erkennen. Die beiden unteren Darstellungen sind eine Seiten- und eine Oberansicht des Flüssigkeitspfropfen. Die blaue Oberfläche stellt einen Flüssigkeitsgehalt von 80% dar, während die weiße Oberfläche einen Flüssigkeitsgehalt von 10% darstellt.