Was ist ein Gittersensor?

TOPFLOW GittersensorDas HZDR hat verschiedene Gittersensoren zur Messung der Zweiphasenströmungen selbst entwickelt. 2004 hat das HZDR (damals FZD) zwei Hochtemperatur-Gittersensoren für die kleine Teststrecke (mit einem Innendurchmesser von 50 mm) und etwas später im Jahr das Design, die Montage und Inbetriebnahme des ersten Hochtemperatur-Gittersensors mit einer Nennweite von 200 mm fertig gestellt.


Messprinzip der Gittersensoren

TOPFLOW DataEs werden zwei Ebenen von gegeneinander und gegen das Gehäuse isolierten Elektroden in kurzem Abstand übereinander im rechten Winkel angeordnet. An den Gittersensoren wird eine Spannung angelegt. Da Wasser elektrisch leitend ist, entsteht am Gittersensor ein Stromfluss. Gase sind quasi nicht leitend, also wird zu dem Zeitpunkt, in dem sich eine Gasblase im Gittersensor befindet, kein Stromfluss registriert. Die Stromsignale werden zu entsprechenden Spannungssignalen umgewandelt, digitalisiert und im Erfassungsrechner gespeichert. Aus den Spannungssignalen an den einzelnen Messpunkten lässt sich der lokale Gasanteil (Gasanteil direkt an einem Messpunkt) ermitteln. Der volumetrische Gasgehalt (Anteil des Gases einer Zweiphasenströmung in einem betrachteten Volumen) ergibt sich aus der Integration über den gesamten Querschnitt. Mit dem Gittersensor kann man 2500 Bilder pro Sekunde aufzeichnen (2500 Hz).

Querschnitt der Rohre
blau = Wasser, rot = Gas


Arten von Gittersensoren


Datenauswertung und Ergebnisse

TOPFLOW BlasensäulenDer erste Schritt der Datenverarbeitung besteht in der Bestimmung absoluter Leitfähigkeitswerte bzw. der Zuordnung der relativen Leitfähigkeitswerte zu den an der Strömung beteiligten Phasen. Sobald eine Phase durch den Messbereich Gittersensor strömt, tritt je nach Leitfähigkeit der Phase ein Stromfluss auf. Bei großer Leitfähigkeit fließt ein hoher Strom und bei kleiner Leitfähigkeit fließt ein geringer Strom. Der Computer zeichnet die Signale für alle Messpunkte auf. Also kann man im Ergebnis den Werten zufolge erkennen, wann und wo eine Phase mit bestimmter Leitfähigkeit durch den Gittersensor geströmt ist. So kann man weiterhin bestimmen, welche Arten von Blasen unter verschiedenen Drücken und Temperaturen entstehen.