Способ исследования газожидкостных потоков и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения распределения массы жидкости по каналу в аэродинамических условиях. Целью изобретения является повышение точности измерения параметров жидкой компоненты в двухфазном потоке. В поток вводится пробоотборник 2, в полость которого поступает газожидкостная смесь, проходящая через струю промежуточного газа, при этом происходит отделение газовой фазы от жидкой. Далее жидкость смешивается с промежуточным газом и измерителем 6 измеряется плотность пара и промежуточного газа, а измерителем 7-расход и по этим величинам определяется количество жидкой фазы. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (gy) g G 01 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н.П.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4319146/24-10 (22) 15.07.87 (46) 30.08.90. Бюл. Ф 32 (72) A.Ñ.Áóøìèí и Л.М.Дмитриев (53) 681. 121. 8 (088 ° 8) (56) Алферов В,И. и др.Исследование взаимодействия гиперзвукового потока неравновесного воздуха с аэрозолем углекислоты. — Труды физического ин-ститута препринт Р 275, М., 1978, с. 13. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОМБЩКОСТНЫХ ПОТОКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольÄÄSUÄÄ 1589065

2 зовано для измерения распределения массы жидкости по каналу в аэродинамических условиях. Целью изобретения является повышение точности измерения параметров жидкой компоненты в двухфазном потоке. В поток вводится гробсотборник 2, в полость которого поступает газожидкостная смесь, фоходящая через струю промежуточного газа, при этом происходит отделение газовой фазы от жидкой. Далее жидкость смешивается с промежуточным газом и измерителем 6 измеряется плотность пара и промежуточного газа, а измерителем 7 — расход и по этим величинам определяется количество жидкой фазы. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1589065

10 — d

Pw

f ã

d (— ". г

Р/1 где 7пв Vr (1)

35 скорости газа в потоке и гелия; плотности жидкости и гелия; размер капель.

cl

Например, при V и = 20 м/с, V „= — 100 м/су р = 1 г/см ; р,: 10" г/см ;

d ) 5 мкм, выражение (1) оказывается 45 эквивалентным соотношению: с"(10 мм, т.е. выбирая Р= 2-5 мм, можно быть уверенным, что капли, преодолев завесу, попадут в приемную часть устройства.

Если скоростной напор гелиевой

Pr Vr струи 2 больше скоростного на9nV( пора газа смеси

2 то газ смеси будет отжат от приемной части насад- 55 ка. Если температура внутренней поверхности насадка поддерживается выше температуры кипения жидкости, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения распределения массы жидкости по каналу в аэродинамических установках °

Целъю изобретения является повыше" ние точности измерения параметров

I, жццкои -компоненты в двухфазном потоке.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации предлагаемого ñïîeоба; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

В поток аэродинамической трубы вводится пробоотборник газожидкост- 15 ной смеси, и газожидкостная смесь направляется в щелевую полость канала.

На входе в щелевую полость через струйный поток промежуточного газа (гелия) пропускается газожидкостнзя с 20 смесь, что обеспечивает отделение газовой фазы смеси от жидкой. Далее жидкая фаза смешивается е промежуточным газом, после чего эта новая смесь прокачивается через участок канала пробоотборника определенной длины (который выполняет роль участка испарения) . Затем плотность смеси паров и гелия измеряется и по этим измерениям определяется масса жидкости. 30

Поперечный размер струи промежуточного газа (гелия) и щели канала выбирается из следующего условия: то тем самым будет обеспечено полное испарение капель. Прокачивая также промежуточный газ через зону испарения, получают смесь паров жидкости и промежуточного газа.

Измерение плотности смеси проводят следующим образом: сначала пропускают смесь через расходное сопло (например, сопло Вентури), перепад давлений на котором будет равен:

ДР Х Г

1 2 1 У (2) dP = — Г Re = (3, Pc V 1 PcV 1

2 Re г с где рс — вязкость смеси;

à — геометрический фактор;

1 — определяющий размер.

При этом оба измерения проводят<я при одной и той же температуре.

Из соотношений (2) и (3) следует у 9с — =. — Г, (4)

Мс где à — зависит только от выбранных геометрических параметров устройств.

Из соотношения (4) видно, что если из тарировок будет определен чисто геометрический коэффициент, то по измерениям д Р,, ЛР < будет измерена величина р (вязкости пара и промежуточного газа подбирают близкими: например, вязкость азота при 25 С р ==1,775 ° 10 кг/(м с), вязкость гелия

=1,8 -10 кг/(м с). Подавлению и температуре смеси и измеренным ДР и dPq

1 определяется расход пара в смеси, и тем самым количество жидкости, попадающей в приемную часть насадка.

Количество испарившейся жидкости можно определить не только по плотности, но и по теплопроводности смеси. Для этого после расходомерной шайбы смесь пропускают через канал, в котором установлен термометр сопротивления, показания которого будут пропорциональными теплопроводности смеси пара и гелия (т;„— т ) Ы = q,. где Г, — коэффициент, зависящий только от геометрии сопла, затем смесь газов пропускают через устройство (аналогичное устройству по измерению вязкости газа), перепад давления в котором определятся соотношением:

65 где a(= Г Re А

15890 — коэффициент теплоотдачи;

° В в коэффициент теплопроводности;

à — коэффициент, зависящий от

4 геометрии;

Re — число Рейнольдса при обтекании нити термосопротивления.

Величина 4 резко отличается для гелия (1 z = 3,42.10 4 кал/ (см с,град) ) и азота (4 <= 5, 74 t 0 кал/ (см. с град)) .

По измеренному значению Я можно определить доли азота и гелия в смеси, Измерения проводятся следующим образом: прокачивая через насадок чистый азот (пар) и чистый гелий, определяют геометрический фактор Г . 3aтем пропускают смесь пара жидкости (азота) и гелия и определяют долю азота в смеси, и тем самым количест- 20 во жидкости, поступающее в насадок в единицу времени.

При измерении количества жидкой фазы,в двухфазном потоке способом, и< пользуемым в прототипе, измеряют 25 полный импульс смеси. Этот метод становится грубым (или даже HpпригодHblM) в том случае, когда содержание жидкой фазы в потоке мало (2 .10 - ) и дополнительный импульс, вносимый жидкими частицами, сравним с пульсациями давления в потоке и погреш— ностью датчиков.

Устройство содержит установленный на стенке аэродинамической трубы

1 пробоотборник 2 газожидкостной меси, полость которого выполнена в виде щелевого канала 3 прямоугольного сечения. На входе в канал 3 пробоотборника заподлицо с поверх- 40 ностью приемника 2 установлена струй— ная газовая форсунка 4, диаметр которой равен ширине канала 3, а ось форсунки 4 направлена параллельно плоскости входного сечения канала 3, при 45 этом форсунка 4 соединена с регулируемым источником 5 подачи легкого газа и измерителем 6 перепада давления смеси, при этом выход канала 3 соединен через измеритель 7 расхода с из- 50 мерителем 6 перепада давления газа.

Устройство работает следующим образом.

Через стенки аэродинамической трубы 1 в поток вводится пробоотбор- 55 ник 2. В прямоугольную щелевую полость 3 пробоотборника 2 направляется газожидкостная смесь, при этом на входе в полость 3 с помощью струй-. ной Лорсунки 4 и регулируемого источника подачи промежуточного газа 5 создается струя промежуточного газа.

Пропусканием через струю газожидкостной смеси осуществляется отделение газовой фазы от жидкой. Далее жидкость испаряется в среде промежуточного газа и с помощью измерителя плотности измеряется плотность пара и промежуточного газа, а с помощью измерителя 7 — расход, и по этим величинам определяется количество жидкой фазы. Таким образом, предлагаемый способ и устройство, по сравнению с прототипом, позволяет осуществить количественное измерение массы жидкой фазы за счет отделения жидкой фазы исследуемого потока от газовой и испарения жидкой фазы в промежуточном газе.

Формула и з обретения

1. Способ исследований газожидкостных потоков, включающий отбор пробы газожидкостной смеси и испа-. рение жидкой фазы, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повыше" ния точности измерения параметров жидкой фазы, перед отбором пробы пропускают газожидкостную смесь через поток промежуточного газа, прокачивают промежуточный газ с жидкой фазой через зону испарения, определяют плотность и расход паров смеси, а по ним определяют массу жидкой фазы.

2. Устройство для исследования газожидкостных потоков, содержащее пробоотборник газожидкостной смеси и измерители давления, установленные на пробоотборнике за зоной испарения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, целью повышения точности измерения параметров жидкой фазы, входная часть пробоотборника гаэожидкостной смеси выполнена в виде щелевого канала, на входе в которой установлена струйная газовая форсунка, диаметр которой равен ширине щелевого канала, а ось направлена параллельно плоскости входного сечения щелевого канала, при этом форсунка соединена с источником подачи промежуточного газа.

15&9065

Фиг.2

Составитель Т. Сергеева

Редактор Т, Парфенова Техред Л.Серд окова Корректор М. Кучерявая

Заказ 2531 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101