Способ измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности тела. Цель изобретения - повышение информативности за счет определения продолжительности кипения в, режимах пленочного , переходного и пузырькового кипения, повышение точности и расширение области применения на тела малых размеров. Способ заключается в измерении временных интервалов между характерными изменениями амплитуды ультразвукового сигнала, проходящего от поверхности исследуемого тела до акустического приемника, помещенного в жидкость . При этом к телу от источника ультразвука направляют акустическую волну. Продолжительность пленочного кипения определяют по интервалу времени между фронтами первого и второго сигналов, регистрируемых акустическим приемником. Общую продолжительность переходного и пузырькового режимов определяют по длительности той части второго сигнала, в течение которой амплитуда сигнала флюктуирует. Способ реализуется с помощью устройства,включающего камеру кипения, механизм погружения , нагреватель, образец, генератор электрических сигналов, электроакустический преобразователь, акустический волновод,акустический приемник, осциллограф. Электроакустический преобразователь соединен с образцом через акустический волновод и подключен к выходу генератора электрических сигналов . Акустический приемник подключен к входу осциллографа. Акустический преобразователь и акустический приемник прикреплены к подвижной части механизма погружения так, чтобы образец мог погружаться из нагревателя в камеру кипения, находясь при этом на фиксированном расстоянии от акустического приемника. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л С о ю 00 о со со

союз советских

СОЦМЛИСТИЧЕСКИХ

КСПУБ ЛИК (51)5 G 21 С 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ пО иэОБРетениям и Открытиям пРи Гннт сссР (21) 4461 721/28 (22) 14.07.88 (46) 15.02.91. Бюл. У 6 (71) Горьковский политехнический институт (72) С.В. Болдин, В.И. Мельников и Ю.И. Аношкин (53) 620.179.16(088.8) (56) Heat Transfer. Proc. 8ih. Int.

Conf., San Fransisco, 1986, ч. 5. рр.2149-2154.

Nucl Eng. and Des 1986, v. 91, рр.221-235. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТИ НА ПОВЕРХНОСТИ

НАГРЕТОГО ТЕЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности тела. Цель изобретения — повышение информативности за счет определения продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышение точности и расширение области применения на тела малых размеров. Способ заключается в измерении временных интервалов между характерными изменениями амплитуды ультразвукового сигнала, проходящего от поИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения продолжительности стадии пленочного кипения при моде- лировании процесса охлаждения в теп„.SU„„1628093 A 1 верхности исследуемого тела до акустического приемника, помещенного в жидкость. При этом к телу от источника ультразвука направляют акустическую волну. Продолжительность пленочного кипения определяют по интервалу времени между фронтами первого и второго сигналов, регистрируемых акустическим приемником. Общую продолжительность переходного и пузырькового режимов определяют по длительности той части второго сигнала, в течение которой амплитуда сигнала флюктуирует. Способ реализуется с помощью устройства,включающего камеру кипения, механизм погружения, нагреватель, образец, гене- с

I ратор электрических сигналов, электроакустический преобразователь, акустический волновод,акустический приемник, осциллограф. Электроакустический пре- С образователь соединен с образцом че" рез акустический волновод и подключен к выходу генератора электрических снг- налов. Акустический приемник подключен к входу осциллографа. Акустический в преобразователь и акустический приемник прикреплены к подвижной части механизма погружения так, чтобы образец мог погружаться иэ нагревателя в камеру кипения, находясь при этом на фиксированном расстоянии от акустического приемника. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. поносителе расплавленных сферических частиц материала активной зоны ядерного реактора.

Цель изобретения - повышение информативности эа счет определения

1628993 продолжительности кип ния в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышение точности и расщирение области применения на тела малых размеров.

На фиг. 1 показан вид акустических сигналов, принимаемых в условиях кипения жидкости; на фиг. 2 — схема устройства для реализации способа. 10

Устройство для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности йагретого тела содержит электроакустический преобразователь 1, который служит для генерации ультразвуко- 15 вых колебаний, акустический приемник

2, который преобразует акустические сигналы в электрические, волновод 3, покрытый оболочкой иэ звукопоглощающего материала 4, и механизм погружения 20 нагретого тела. Механизм погружения состоит из подвижной части и неподвижных направляющих стаканов 5. Подвижная часть включает два штока 6, жесткое крепление которых на планке 7 25 обеспечивает синхронное перемещение волновода 3 с образцом (сферой) 8 и штанги 9 с акустическим приемником

2. Кроме того, устройство содержит крышку 10 и камеру 11 кипения. Направляющие стаканы 5 жестко крепятся на крышке 13 камеры 1 1 кипения. Внут- ренняя поверхность камеры 11 кипения покрыта звукопоглощающим материалом

12. К крышке 10 крепится электрический нагреватель 13, внутренняя полость которого достаточна для размещения образца 8 нагретого тела. Кроме того, в состав устройства входят генератор:

14 электрических сигналов, осцилло- 10 ,граф 15 и термопара 16.

В качестве генератора 14 электрических сигналов и осциллографа 15 используется стандартная аппаратура.

Сущность способа заключается в следующем.

Способ осчован на эффекте генерации акустических возмущений в жидкости при расширении паровой пленки, а такке на эффекте отражения ультразвуко1 50 вых волн на границе сред с различными акустическими импедансами.

Способ измерения продолжительности ипения жидкости осуществляется следующим обраэом.

К телу от источника ультразвука направляют акустическую волну. На фик-, сированном расстоянии >г тела в жидкости устанавливается акустический приемник. При погружении нагретого тела в жидкость происходит вскипание жидкости на поверхности тела. Образующаяся пленка пара вызывает генерацию акустического импульса, распространяющегося в жидкости. Кроме того из-эа относительно малого акустического импеданса пара нарушается акустический контакт "тело — жидкость". Поэтому в течение всей пленочной стадии кипения ультразвуковые волны, подаваемые на нагретое тело, в жидкость практически не проходят. По окончании пленочного кипения пленка пара разрушается, и в жидкость от поверхности тела начинают распространяться акустические волны. В силу флюктуирующего характера переходного и пузырькового режимов кипения амплитуда прошедшего в жидкость акустиче кого сигнала осциллирует. После завершения кипения акустический контакт "тело - жидкость" стабилизируется, н осцилляции уже отсутствуют. Поэтому сигнал, регистрируемый акустическим приемником, имеет вид, образованный на фиг. 1. Фронт первого сигнала, приходящий в момент

t<,íåñåò информацию о начале кипения.

Фронт второго сигнала (момент t>) возникает после прекращения пленочного кипения. В момент t процесс кипения заканчивается, т.е. пленочная стадия кипения имеет продолжительНость t — - t1 а переходный и пузырьковый режимы кипения занимают время

tq- ty

Устройство работает следующим образом.

Подвижная часть механизма погружения фиксируется а крайнем верхнем положении. При этом образец 8 находится в полости нагревателя 13, где нагревается до заданной температуры, контроль за температурой осуществляется термопарой 16. Затем под собственным весом подвижная часть механизма погружения падает вниз. При этом образец (сфера) 8 выходит из полости нагревателя 13 и погружается в жидкость, которой заполнена камера 11 кипения. В процессе охлаждения образца 8 на экране осциллографа 15 наблюдается характерная осциллограмма(фиг. 1),по которой определяют продолжительность различных стадий кипения.

5 1628 формул ч и з о б р е т е H . я

1. Способ измерения продолжитвл.-ности кипения жидкости на поверхности нагретого тела, эаключаюшулйся в погружении предварительно нагретого

5 тела в жидкость и определении временных параметров кипения, о т л и— ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения информативности за счет определения продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышения точности и расширения области применения на тела малых размеров, предваритель-15 но до погружения тела возбуздает в теле ультразвуковые колебания, принимают в жидкости акустический сигнал от поверхности тела, продолжительность пленочного кипения определяют по ин- 20 тервалу времени между фронтами первого сигнала, возникшего при погружении тела, и второго сигнала, возникmего при разрушении пленки пара, а общую продолжительность переходного 25 и пузырькового режимов определяют по ври;:ени, в течение которого амплитуда второго сигнала измечяет свою величину.

2. Устройство для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела, включающее камеру кипения, механизм погружения, нагреватель погружаемого в жидкость тела, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения информативности за счет определения продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышения точности и расширения области применения на тела малых раз. еров, оно снабжено последовательно соединенными генератором электр. ec:Kèõ сигналов и электроакустическим преобразователем, акустическим волноводом, один кок.ец которого связан с электроакустическим преобразователем, а другой конец предназначен для соединения с погружаемым в жидкость телом и акустическим приемником.

1628093

ll

12

2 дЬг 2

Составитель О. Сапо:кников

Редактор M. Келемеш Техред А.Кравчук Корректор М. Демчик

Заказ 343

Тирам 261

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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