شبیه‌سازی و اندازه‌گیری کسر حباب جریان دوفازی با استفاده از تلفیق فن‌آوری گاما و آشکارساز صفحه تخت

حضور حباب در عمده جریان‌های دوفازی گاز-مایع خودنمایی می‌کند. اندازه‌گیری کسر حباب در صنایع مختلف مانند هسته‌ای، شیمیایی و پتروشیمی درک مفیدی از توزیع فازها در یک سیستم چندفازی خواهد داد. اندازه‌گیری کسر حباب می‌تواند منجر به بهبود طراحی، بهره‌برداری و نگهداری فرآیندهای صنعتی در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، راکتورهای شیمیایی، مبدل‌های حرارتی، نیروگاه‌های زمین گرمایشی و غیره شود. در موارد زیادی حباب‌ها به‌صورت همگن در سیال مایع پخش می‌شوند که اندازه‌گیری کسر حباب را با خطای بالایی همراه می‌کند. در این کار تحقیقاتی برای اجتناب از خطای سیستماتیک نوسان در قرارگیری کسر یکسانی از حباب در مسیر پرتو گامای عبوری از لوله جریان از یک باریکه پهن گاما در تلفیق با یک آشکارساز صفحه تخت استفاده گردید. در ادامه در محیط شبیه‌سازی مونت‌کارلو با استفاده از محاسبه چگالی عددی حباب در حجمی ثابت و بهره‌گیری از نمودار کالیبراسیون، کسر حباب برحسب چگالی عددی به‌ازای مقادیر مختلف شعاع حباب مقدار کسر حباب محاسبه گردید. پس از اعتبارسنجی کد با استفاده از مقایسه نتایج طیف تولیدی از کد با طیف نمونه مرجع یک تیوب اشعه ایکس، نمودار تغییرات چگالی عددی برحسب کسر حباب در شعاع‌های مختلف گویای توانایی روش ارائه‌شده در این کار تحقیقاتی برای تفکیک مقادیر مختلف کسر حباب به‌ازای شعاع‌های مختلف می‌باشد.

simulation and two-phase void fraction measurement utilizing gamma technique in conjunction with flat panel detector

the presence of bubbles is evident in most two-phase gas-liquid flows. the measurement of void fraction in various industries, such as nuclear, chemical and petrochemical, provides valuable insight into the distribution of phases in a multiphase system. this understanding can lead to the improvements in the design, operation and maintenance of industrial processes in sectors like oil and gas, petrochemicals, chemical reactors, heat exchangers, and geothermal power plants. in many cases, bubbles are evenly distributed in the liquid, creating uncertainty in measurements. to address this issue, this research utilized a wide gamma beam in conjunction with a flat panel detector to minimize systematic errors caused by fluctuations in bubble placement along the path of the gamma ray passing through the flow tube. next, in the monte carlo simulation environment, the numerical density of the bubble is calculated in a fixed volume. using the calibration chart, the fraction of the bubble is determined in terms of the numerical density for various bubble radius values. ultimately, after validating the code by comparing the results of the spectrum produced from the code with the spectrum of a reference sample from an x-ray tube, the graph displaying numerical density changes in terms of bubble fraction at different radii demonstrates the method’s ability to distinguish varying amounts of bubble fraction for different radii.