Способ сканирования газожидкостных потоков

 

СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ, включающий перемещение приемного элемента по окружности с. одновременным поступательным движением по прямой, отличающийся тем, что, с целью повышения представительности анализа путем создания возможности автоматического выбора необходимой траектории сканирования, осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в. плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения и i диапазон возвратно-поступательного . перемещения приемного элемента. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1084650 А

3(59 0 01 Б 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3472911/29-26 (22) 07.82 (46) 07.04.84. Бюл. Р 13 (72) Г.A.Âàæèíñêèé, P.A.Ãàôóðoâ и И.A.Ócàíoâ ,(71) Казанский ордена Трудового ,Красного Знамени и ордена Дружбы на)родов авиационный институт им. A.Í.Òóïîëåâà (53! 543.053 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 724972, кл. G 01 N 1/22, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 836556, кл. G 01 N 1/22, 1978. (54)(57) СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ, включающий перемещение приемного элемента по окружности с.одновременным поступательным движением по прямой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения представительности анализа путем создания возможности автоматического выбора необходимой траектории сканирования, осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в. плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения и диапазон возвратно-поступательного I перемещения приемного элемента.

1084650

Изобретение относится к способам подготовки образцов для исследования физических и химических свойств одно-и двухфазных газовых .потоков и может применяться при изучении пульсаций и неравномерности состава, электрофизических свойств потоков.

Известен способ исследования газо. вого потока путем отбора проб через зонд, установленный в газоходе с воз- ð можностью вращения (13.

Недостатком известного способа является то, что приемное устройство загромождает поперечное сечение исследуемого потока и отсутствует возможность быстрой перестройки для снятия информации по другим точкам поперечного сечения потока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сканирования газожидкостных потоков, включающий перемещение приемного элемента по окружности с одновременным поступательным движением по прямой (2 3.

Недостатком указанного способа является низкая представительность анализов для получения информации о локальных и осредненных значениях

e параметров по сечению потока,имеюще-. го нестационарное пространственно- 30 временное распределение значений параметрон,так как сканирование газовой

I L среды осуществляют по цилиндрической поверхности, образуемой винтообразным перемещением приемного элемента. 35

Цель изобретения — повышение представительности анализа путем создания возможности автоматического выбо-ра необходимой траектории,сканирования. 40

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу сканирования газожидкостных потоков осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в 45 плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения и диапазон возвратно-поступательного перемещения приемного. элемента.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для реализации предлагаемого способа (вид сверху ); на фиг. 2 — устройство с приводом сканирования.

Потоки продуктов сгорания,.химически активных и реагирующих смесей, двухфазные (газ+жидкие или твердые частицы ) потоки характеризуются различного рода колебаниями параметров 60 в пространстве и времени. К такого рода параметрам относятся состав газа, температура, давление, скорость движения потока, изменяющаяся поаеличине и направлению, концентрация 65 электронов, сепарация частиц в расширяющихся или сужающихся каналах, локальные изменения коэффициента избытка окислителя. Частично-временной интервал изменения параметров потока и процессов очень широк. Например, время установления химического равновесия колебания от 10-2до 10 6 с, нестационарность переходных процессов регулирования горения,воспламенения, догорания характеризуется временами от 10-1 до 10-9 с, время работы энергетических установок колеблется от долей секунд до нескольких суток и более. Линейные размеры области пульсаций, локальных изменений, циркуляций; вихрей в потоках зависят от конкретного типа и габарита энергетического устройства, в котором протекают исследуемые процессы и от природы самого процесса.

Исследования подобных потоков производят с помощью диагностических систем, которые должны с высокой скоростью и с высокой степенью точности произвести получение и анализ информации.

Способ сканирования осуществляют следующим образом.

Приемный элемент 1, совершающий посредством кривошипно-шатунного механизма 2 возвратно-поступательное перемещение в корпусе 3, одновременно вращается по окружности, описывая в плоскости сканирования траекторию, определяемую кратностью К=1, 2, 3,..., n периодов окружного и ра,циального сканирования. Устанавливаемый в начальный момент времени базовый период вращения Т„ корпуса 3, выбирают, исходя иэ ожидаемой среднестатистической частоты колебаний параметров исследуемого потока и необходимого количества измерений за цикл колебания. Количество возвратно-поступательных циклов К, совершае мых приемным элементом 1 за период вращения, и, соответственно, базовый период возвратно-поступательного перемещения Т<<о= Тоf<, устанавливается передаточным отношением мультипликатора 4 из необходимой представительности анализа, определяемой количеством точек опроса.

Возвратно-поступательное перемещение приемного элемента 1 описывается уравнением

p- R . + — + — с09 4.

- а и г! г т„.

И

Tt, =Т;fКи времени t . Траектория результирующего перемещения, опреде-1084650 ляемая в полярных координатах величиной полярного радиуса и углом его поворота 9, зависит от текущего периода вращения Т; и времени

Автоматическое регулирование скорости сканирования при увеличении 5 или уменьшении скорости изменения измеряемого параметра осуществляется изменением текущего периода вращения Т;, обеспечивающего сохранение заданной пространственно-временной 10 представительности анализа. Изменение величины измеряемого параметра

3 ЬХ. за текущий период вращения

)т;

ЬХ гран 15 ли оно превышает допустимое Т = const, Тo вызывает изменение угловой скорости

:вращения электродвигателя 5 и через приводные валы б и 7 соответственно, частоты сканирования. Изменения 20 дХ ° pХ

06 Т < Т ! о по налагаемым на способ условиям, не приводят к изменению скорости 25 сканирования и период вращения остается равным То=сооМ . При скорости

dA ° изменения параметра, превышаюТ„щей минимально допустимое изменение, 30 ЬХ „ равное оа" «cannot. скорость сканирования возрастает до уровня Т ;„, ограниченного возможностями койструкции применяемого устройства и далее остается постоянной.

Методика регулирования скорости сканирования заключается в сравнении значений параметра Х; и Х;,, измеренных в момент срабатывайия (геркона ) датчика скорости 8,,определяюще- 40

ro значение периода вращения Т; „.

Электрический сигнал, соответствующий взятой по модулю разности значений параметра (Х; „ -Х,. )--(о X .+ ) и

,приведенный к заданной масштабности 45 подается в электрическую цепь ротора асинхронного электродвигателя 5 с фазным ротором для изменения частоты оборотов. Значения периода вращения и отметки времени внутри 50 него используются для определения текущих координат приемного элемента (и М), определяеьых из соотношений

="(° Т.

Ч=Ч(Т,, t), которые в случае организации окружного и радиального. возвратно-поступа тельного перемещений по закону гармонического колебания, выражаются в щ виде = 4 . + — + — > c05(21 2 и, 65 где и, Ч

Т44

h,1 К1,2,3

° ° ° Ф П

Т; — полярные координаты траектории перемещения при. емного элемента, — минимальный радиус ска-. нирования; — диапазон возвратно-поступательного перемещения; — период возвратно-посту,пательного перемещения;

à — количество возвратно поступательных циклов за период вращения; — период вращения приемного элемента, определяе- . мый решением системы уравнений

ЬХ л

T =T при 0= +1 о о (АХ тан

ЬХ

T. =Т ., при т,. т, 1

Т, — базовый (максимальный) период вращения;

ЬХ вЂ” величина изменения измеряllXã Ран емого параметра Х;

=соио1 — скорость изменения парао метра, не требующая изменения скорости сканирова4Х ния; =сопок — скорость изменения парао метра, требующая предельно допустимой частоты ска, нирования; †- — величина изменения параТ; метра за текущий период;

Т,.„ — период предельно допустимой частоты вращения

thin о) — порядковый номер периода; время.

При анализе потоков, в которых изменения режимов носят кратковременный характер, сканирование осуществляется с минимальной частотой и повышается только во время изменения режима.Это приводит к сокращению энергозатрат на привод сканирующего устройства., увеличению сроков его эксплуатации, значительному уменьшению количества поступающей на обработку информации.

Способ позволяет охватывать широкую зону поперечного сечения потока, не загромождая и не внося. в него возмущений. Изменением передаточного отношения скоростей возвратно-поступательного и вращательного перемещений регулированием диапазона радиального возвратно-поступательного колебания приемного элемента достигает1О84е5О а&еиие

p/ЮФФГ4т иг. 2

Составитель Н.Романникова

Редактор Ю.Середа Техред Т.фанта КорректорА.Зимокосов

Заказ 1987/37 Тираж 823 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ся возможность выбора необходимой траектории сканирования. Регулирование в широких пределах скорости сканироЪания обеспечивает заданную представительность анализа при изменении режима течения потока.