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Lorentz force velocimetry in liquid metal two-phase flow applications
Zweiphasenströmungen elektrischer leitfähiger Flüssigkeiten treten in einer Reihe von metallurgischen Prozessen auf. Zum Beispiel werden beim Stranggießen von Stahl Argonblasen in die Schmelze eingelassen, um ein Zusetzen des Tauchrohrs durch das Anlagern von Oxiden zu verhindern, die Schmelze in der Kokille zu mischen und zu homogenisieren sowie Verunreinigungen an die Badoberfläche zu transportieren, wo diese dann gezielt abgezogen werden können. Für eine lückenlose Prozess- und Qualitätskontrolle ist es unabdingbar, solche zweiphasigen Strömungstransportvorgänge messtechnisch zu erfassen. Unter den verschiedenen Strömungsmessverfahren für Flüssigmetalle ist die neu entwickelte Lorentzkraft-Anemometrie (LKA) ein vielversprechender Variante. Sie beruht auf der Messung der strömungsinduzierten Kraft, die sogenannte Lorentzkraft, die auf ein extern in der Nähe der Strömung angeordnetes Permanentmagnetsystem wirkt. Diese Lorentzkraft ist nach den Gesetzmäßigkeiten der Magnetofluiddynamik direkt proportional zur Geschwindigkeit bzw. zur Durchflussmenge der Schmelzenströmung und der elektrischen Leitfähigkeit der Schmelze. Der wesentliche Vorteil der LKA ist ihr berührungsfreier und nicht intrusiver Charakter, der es auch bei industriellen Anwendungen im Hochtemperaturbereich erlaubt, Messungen zur lokalen Geschwindigkeitsverteilung bzw. Bestimmung des globalen Durchflusses in heißen und chemisch aggressiven Substanzen durchzuführen. Die Funktionalität der LKA wurde bereits in einer Reihe von Laborexperimenten mit der bei Raumtemperatur schmelzflüssigen Modelllegierung GaInSn sowie in Feldtests im Aluminium- und Stahlbereich nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit setzt sich zum Ziel, dieses Messverfahren auf Flüssigmetall-Zwei-Phasenströmungen anzuwenden und damit den Einsatzbereich der LKA auf industriell relevante Problemstellungen zu erweitern. Hierzu werden eine Reihe von Modellexperimenten mit der Testschmelze GaInSn durchgeführt, in denen sich elektrisch nicht leitfähige Gasblasen oder Festkörperpartikel ...
Lorentz force velocimetry in liquid metal two-phase flow applications
Zweiphasenströmungen elektrischer leitfähiger Flüssigkeiten treten in einer Reihe von metallurgischen Prozessen auf. Zum Beispiel werden beim Stranggießen von Stahl Argonblasen in die Schmelze eingelassen, um ein Zusetzen des Tauchrohrs durch das Anlagern von Oxiden zu verhindern, die Schmelze in der Kokille zu mischen und zu homogenisieren sowie Verunreinigungen an die Badoberfläche zu transportieren, wo diese dann gezielt abgezogen werden können. Für eine lückenlose Prozess- und Qualitätskontrolle ist es unabdingbar, solche zweiphasigen Strömungstransportvorgänge messtechnisch zu erfassen. Unter den verschiedenen Strömungsmessverfahren für Flüssigmetalle ist die neu entwickelte Lorentzkraft-Anemometrie (LKA) ein vielversprechender Variante. Sie beruht auf der Messung der strömungsinduzierten Kraft, die sogenannte Lorentzkraft, die auf ein extern in der Nähe der Strömung angeordnetes Permanentmagnetsystem wirkt. Diese Lorentzkraft ist nach den Gesetzmäßigkeiten der Magnetofluiddynamik direkt proportional zur Geschwindigkeit bzw. zur Durchflussmenge der Schmelzenströmung und der elektrischen Leitfähigkeit der Schmelze. Der wesentliche Vorteil der LKA ist ihr berührungsfreier und nicht intrusiver Charakter, der es auch bei industriellen Anwendungen im Hochtemperaturbereich erlaubt, Messungen zur lokalen Geschwindigkeitsverteilung bzw. Bestimmung des globalen Durchflusses in heißen und chemisch aggressiven Substanzen durchzuführen. Die Funktionalität der LKA wurde bereits in einer Reihe von Laborexperimenten mit der bei Raumtemperatur schmelzflüssigen Modelllegierung GaInSn sowie in Feldtests im Aluminium- und Stahlbereich nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit setzt sich zum Ziel, dieses Messverfahren auf Flüssigmetall-Zwei-Phasenströmungen anzuwenden und damit den Einsatzbereich der LKA auf industriell relevante Problemstellungen zu erweitern. Hierzu werden eine Reihe von Modellexperimenten mit der Testschmelze GaInSn durchgeführt, in denen sich elektrisch nicht leitfähige Gasblasen oder Festkörperpartikel ...
Lorentz force velocimetry in liquid metal two-phase flow applications
Lyu, Ze (author) / Karcher, Christian / Boeck, Thomas / Thess, André
2019-04-16
Theses
Electronic Resource
English
Application of Lorentz Force Velocimetry to Open Channel Flow
| British Library Online Contents | 2011
| British Library Online Contents | 2004
Lorentz Force Based Satellite Attitude Control
| Springer Verlag | 2015