Способ исследования парогазожидкостных систем

 

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРОГАЗОЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ, заключаюишйся в том, что систему пом&щают в. замкнутый сосуц, измеряют в нем давление и температуру, перевопят ншцкость в неравновесное состоюгае снижением давления за счет сброса фазы и определяют количество ценгров образования легкой фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения количества центров образования легкой фазы, во время снижения цавления измеряют скорость его иэм нения и в момент перемены знака скорости регистрируют аавпение и расход легкой фазы, а также время снижения давления, по которым рассчитывают количество центров образования легкой фазы. (Л А /5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3др С 01 М 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOWlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ос

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2723784/18-25 (22) 15.01.79 (46) 30.09.83, Бюп. М 36 (72) П. П. Васильев, Ю. Г. Германович, A. П. Грабович, И. И. Морозов и В. В. Павлов (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 541.123.28 (088.8) (56) 1. Вопросы физики кипения. Сборник. М., "Мир, 1964, с. 303-305.

2. Несис Е. И. Кипение жицкостей, М., Наука", 1973, с. 43 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПАРОГАЗОЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ

„„SU„, 104507 Д заключающийся в том, что систему ломе шают в замкнутый сосуц, измеряют в нем давление и температуру, перевопят жицкость в неравновесное состояние снижением цавпения за счет сброса легкой фазы и определяют количество центров образования легкой фазы, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности опрецепения количества центров образо вания легкой фазы, во время снижения цавпения измеряют скорость его изме кения и в момент перемены знака скорости регистрируют цавление и раскоц легкой фазы, а также время снижения давления, по которым рассчитывают количество центров образования легкой фазы. щ

1 10450

Изобретение относится к химической промышленности, теплоэнергетике и может быть использовано при отрабм ке и испытаниях парогазожицкостных систем. 5

Возникновение и характер образования легкой фазы(ЛФ) в парогазожицкостных системах зависят от числа центров ее образования (зародышей). Их уцельная (на ециницу поверхности) плотность или Щ виц ее зависимости от определяющих процесс параметров являются необходимыми компонентами исхоцных цанных цля расчета процессов массо- и тепломао» собмена и опрецеляются эксперименталь но, Известен визуальный способ определе ния количества центров образования лег кой фазы, заключающийся в перегреве (вследствие поцобия процессов массооб 20 мена и тепломассобмена перегреву жицкости при кипении соответствует пере пад концентрации при разнасыщении) жидкости, измерении цавления и темпера туры жицкости и визуальном подсчете цействующих центров HB контрольном участке поверхности Г3. ) .

Визуальный подсчет числа центров по мере роста их плотности становится все менее точным и все более затруцни» З0 тельным, PealIbHO цанный способ исполь зуют цо плотностей порядка 0,3 - l,О сМ 2

Наиболее близким к изобретению цо технической сущности является способ исследования парогазожицкостных систем, заключающийся в том, что систему помещают B замкнутый сосуд, измеряют в нем цавление и температуру, перевоцят жидкость в неравновесное состояние снижением давления за счет сброса ЛФ и 40 опрецеляют количество центров образования ЛФ 2 j, Для определения числа центров образования ЛФ при большей их плотности применяют кинсфотосъемку, которая позволяет на поряцок менее различить отдельные центры образования ЛФ. Однако из-за хаотичности цействия центров и присутствия в жицкости множества пузырей при плотностях свыше 9 см

50 кинокамера также не позволяет решить задачу.

Uemь изобретения - повышение точности определенич количества центров образования легкой фазы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования пврогазожицкостных систем, заключающемуся в том, что систему помещают в замк нутый сосуц, измеряют в нем цавление и температуру, провоцят жицкость в ньравновесное состояние снижением цавпения за счет. сброса легкой фазы и опрецеляют количество центров образования легкой фазы, во время снижения цавления измеряют скорость его изменения и в момент перемены знака скорости регистрируют цавление и расход легкой фазы, а также время снижения цавления, по которым рассчитывают количество центров образования легкой фазы.

Ввецение исследуемой жицкости в неравновесное состояние (перегрев или пересыщение) вызывает появление в жицкооти пузырьков ЛФ.,цля малых и срецних цавлений, когца пар или газ можно считать идеальным газом, справецпиво уравнение Мамонтова цля перемен ной массы газа гце Р - цавление в системе;

Ь - время;

5 „.,48, - массовые прихоц и расхоц ЛФ;

y, - комплекс некоторых физичеснмх величин, являющихся постоянными в рассматриваемом случае.

По мере пацения цавления в сосуце рост пузырьков интенсифиа руется, а расхоц ЛФ уменьшается. В некоторый момент времени после начала процесса снижения даэ» пения прихоц ЛФ в растущие пузырьки становится равным расходу из поцушки, что привоцит к = О,т. е. наблюцаеч

dP ся перемена знака изменения цавления.

Йавление в сосуде в этот момент минимальное (Р = P „).

Массовый прихоц ЛФ можно прецставить в вице произвецения

4 =и 5 (2)

ВХ гце n - число растущих (в момент

) пузырьков;

dP

- скорость роста единичного срецнеянтегрального пузырька;

Поскольку Ьзь,х = 6>< искомое количество центров образования ЛФ опре» целяется как 80ix

tl =—

6„

Скорость роста пузырька при образо ванин ЛФ (пара) в перегретой жицкости л о

d+ |п= —,(о в1"«

3 1045078 гце F - площадь поверхности ецинищого пузырька;

Т - начальная температура жицкосо

TH ô т- - температура, соответствующая

S давлению Р „на линии

-- е1п насыщения;

r -. удельная теппота парообразованияэ

Здесь коэффициент теппоотцачи

Й Л

П Ж (g) Скорость роста пузырьков ЛФ в пере насыщенной растворенным газом жицкоо ти, G „=о/(С -С) F„, (4О) !

О Зцесь коэффициент массоотпачи

N П *

1 гце циффузионный критерий Нуссепь15 та N А=1;

) - коэффициент молекулярной диф» фузии;

Со,С - начальная и конечная концентра. ции растворенного в жицкости газа>соответствующие по закону Генри цавпениям Р и P . соответственно. 1n

Тогца с учетом формулы (6)

= 7,85 D(C -C1Y 6 (11)

1Г (О / . 1r гце V — удельный объем растверенного газа при цавлении Р„„;, Разцеление переменных и интегрир ванне при 5 = 0 цает

1 о

,„-Гозвнн" 7 (с,-cjdt7 . и )

Аппроксимация интеграла проиэвеце кием позволяет получить знаменатель формулы (3) цля случая образования ,ЛФ в газированной жидкости в вице гце N критерий Нуссепьта, равный ецинице цпя условий всппывания пузырьков;

Л - коэффиццент теппопровоцности жиц кости

R - радиус ециничного пузырька.

1 йпя сферических пузырьков т= 7,85 н „, (ь)

-1 1/3 1 гце объем ециничного пузырька

Ч1=н (Л1 и (V" - удельный объем параприцавпвнии на линии насыщения; Г„„масса ециничного парового пузырька).

Тогца

aG „

= 7,85 /T — т 1ЧП1/361/3 (Ч ) (0 S! 1ц

Разцепение переменных и интегриро ванне при 6„П = О цает

Л V и"1/э Э/2

=-27 Р Т 1/г 1/2, (9) 3 <.

3/2 (т,-т,),и, (э) л v"1/ ,23 (т т )и- /т т),.

Тогца цпя случая образования ЛФ в перегретой жицкости знаменатепь формулы (3) будет иметь виц

О гце i, - время с начапа снижения gaaпения цо момента, при котором — = О. (jt

Вспецствие быстротечности (Т поряцка 0,05 - 0,1 с) процесса снижения цавпения и его: практической равномерности интеграп в уравнений (8) можно прецставить в вице

Ф

G =1 1)3 / V /2(. -g) > 2 1/2

На чертеже изображена схема осуществпения црецлагаемого способа.

В герметичной емкости 1 нахоцятся исслецуемая жицкость 2 и ЛФ 3. Изме45 ритепь цавцения 4 фиксирует цавпение ЛФ

Снижение цавпения осуществпяется с по мощью сброса ЛФ через цренажный кпа пан 5, расхоц ЛФ при этом измеряется измерителем 6 расхоца. В жицкости

50 установлен измеритель 7 ее температуры

Способ осуществляют спецующим образом.

Измеряют в замкнутом сосуце с

Ф иссиецуемои системои температуру

55 жицкости Т и цавпение ЛФ Ро, перьвоцят жицкость в неравновесное соо тояние,цля чего включением клапана% лроизвоцят снижение цавления за счет

78 Ь где величины коэффициента молекулярной диффузии )",? > коэффициента Генри К опрецеляют по величине температуры жидкости Т„, а величину уцепьного объема газа I(" - по величине давления

Р ;, также используя таблицы и справочнйкй цля соответствующей системы жидкость - гаэ.

10450 сброса легкой фазы, при этом измеряют скорость изменения цавления (- — ) н

dP в момент перемены знака скорости фавенства ее нулю, т. е. = О)

ВР б регистрируют цавление ЛФ P расход

ЛФ 5а„ь,(х,,а также вРемЯ (. снижениЯ цавления. По полученным таким образом величинам рассчитывают количество б центров образования ЛФ.

Для перегретых жидкостей

Пример 1. В цилинцрическую емкость циаметром 32 см помещают о воцу при То = 384 С. При сбросе лара из поцушки емкости в атмосферу перемена знака изменения цавления ( с((=—

СИ

0 ) наблюцается при следующих параметрах: Р,;,„= 1,35 кг/см, ь = 0,09, G,„= 2,3 10 4 кг/c. Расход пара ойрецелякт с помощью прецварительно протарированной дроссельной шайбы.

ВЬ(х

Л >Р

12-7 ж (А(11"/2 1(2/Т Т 13/2

I y (о 9(гце величины коэффициента теплопровоцности жицкости >(I,„, удельной теплоты парообразования (. и объема пара Ч и температуру жидкости Т опрецеляют по величине давления Р?,„ c использо, ванием справочных таблиц цля соответ- ствующей жицкости.

Для пересыщенных газом жицкостей

Давлению Р,„. „согласно таблицам соответствуют на линии насыщения темпе ратура T9 = 381о, удельный объем

napa V" = 1,280 м /кг, уцельная теплота парообразования " = 534 ккал/кг, Л.,» = 0,163 кал/м.грац с.

Тогда

ВЬ(Х

3(2 (н) ((2 1/2.(l /2 3/2

12.,7 что цает удельную плотность центров равную 5,1 10+см 2.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет опрецепять число центров образования легкой фазы в тех случаях, когда их уцельная плот50 ность выше 10 см 2, т. е. расширить диапазон измерения, что лает возможность, получить достоверные данные для расчета вь(соконапряженнь?х массо- и тепломассообменных »

55 нессов.

ВНИИПИ Заказ 7540/43 Тираж 873 Подписное

Фиччал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прмктная, 4

2,3 . 10 к(-(с

01Ьх З/2 Кк о(л — 6(1.10 U,åír ðoâ, .ГР А ° С qg>g Q М g>>1(2 )(О О)>б2 З4 103 кко(л кг кг

Для цилиндрического днища пиамет поцушки емкости перемена знака изменеРом 32 см Уцельнаи плотность центРов З5 ния давления ((= 0) наб ц ся пар о образования приP = 15 кг/см2 Г = 135 с.

dt 1u

> ° > и 6 1 <О -2 6 в „(= 2> l - 10 кг/с.

-4 — =7ВОсм Температуре 20оС соответствуют

3 И 16 см KI-= 1,7 кг/мЗ.кг/см 2 g = 1,96

П Р и м е Р 2. B аналогичной пРиме 40,10"9 м2/с при авл нни Р о miu ру 1 емкости воцу при 20 С насыщают 1,5 кг/см 2уцельный объем газа углекисль?м газом (С02) при давлении: 0 412 „,3/„ б

3,5 кг/C?4 . При сбросе газа иэ Тогца

-+

2,1- 10 кг/с

uI =

2 3/2 3

627 1,96 10 (О 041 <,35 с 1,7

-9 м 1 1/2 м 1/2 кг кг (<г 9/2

9,5 — --/,5 с / кг кг (см см2 сек 2