Please use this identifier to cite or link to this item:
Other Titles: A Study of the Mathematical Model of Ultrasonic Propagation in the Drum Boiler Wall
Дослідження математичної моделі розповсюдження ультразвуку в стінці барабана котла
Authors: Авраменко, С.В.
Тарасюк, В.П.
Avramenko, S.
Tarasyuk, V.
Keywords: коефіцієнт відображення
розповсюдження ультразвуку
рівень води
reflection coefficient
ultrasonic propagation
water level
коэффициент отражения
распространение ультразвука
уровень воды
Issue Date: 2013
Publisher: Донецький національний технічний університет
Citation: Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. Випуск 1 (24). - Донецьк, ДонНТУ, 2013. С - 205-213
Abstract: В работе исследуется математическая модель распространения ультразвука в стенке барабана котла для измерения уровня жидкости. На основе коэффициента распространения ультразвукового сигнала в стенке барабана, включающего в себя зависимости изменения коэффициентов затухания и отражения ультразвука от структурных свойств стали, плотности, температуры жидкости и пара, можно судить об уровне воды. Установлено, что в металле с ростом его температуры коэффициент затухания звука увеличивается в зависимости от размера зерен и толщины стенки. Для границы раздела сред сталь-вода наблюдается меньшее отражение сигнала, чем для границы сталь-пар. Эти особенности учтены при выборе частоты генерации сигнала и информативного параметра.
Description: Efficient operation of drum steam in thermal power plants can be performed by a strict maintenance of the water level in the drum within certain limits. The parameter that characterizes the balance of the boiler is water level in the boiler drum. This paper provides a mathematical model of ultrasonic signal propagation in the drum wall. When using the ultrasound method we took into account the following features of the boiler drum: the drum wall thickness is 88 mm; there are heterogeneous media in the boiler (carbon steel 22K, superheated steam, water); wide temperature range and high pressure in the vessel. For steel-water border the ultrasonic wave amplitude decreases exponentially at the distance 10λs (λs is wavelength in steel). In gases and liquids without impurity particles there is no scattering and damping is determined by absorption. The absorption coefficient is proportional to the frequency squared. The greatest damping will be at the highest temperature 540 °C, which corresponds to the presence of superheated steam behind the wall, and the lowest - at 215 °C - nutritional fluid, the intermediate temperature – water-steam mixture. The results show that wave damping depends strongly on the width of the drum wall, graininess of steel and temperature, which has different values for steam and water in the drum. The reflection coefficients of the wave at the borders between two media are significantly different for water and steam, which will affect the intensity of the signal returned to the receiver. These features have been taken into account for frequency signal generation selecting. The studies resulted in obtaining the dependence of damping coefficient and reflection coefficient of ultrasound on the structural properties of steel, density, liquid and vapor temperature, and the dependence of the reflection coefficient of the temperature for steel-vapor and steel-water interfaces. The calculations show that the intensity of the reflected signal from water will be less than that of steam. Thus, the intensity of the ultrasonic signal received by the receiver can show the level of water in the boiler drum. An informative parameter that shows the water level state in the boiler drum is the range difference of the intensities of signals obtained from steel-vapor and water-steel interfaces.
ISSN: 2075-4272
Appears in Collections:Випуск 1 (24)'2013

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
авраменко.pdf461,82 kBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.