Способ контроля активности кабитации

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет проводить контроль активности акустической кавитации. Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия контроля. Способ реализуется следующим образом. В рабочей емкости размещают основной 8 и вспомогательный 7 электроды, а также электрод 3 сравнения. На основной 8 и вспомогательный 7 электроды подают напряжение 0,1 - 0,6 В. Измеряют приращение разности потенциалов между основным электродом 8 и электродом 3 сравнения, возникающее под действием кавитации, и по величине этого приращения судят об активности кавитации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682058/28 (22) 24.04.89 (46) 07.08.91. Бюл. N. 29 (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) Н.В.Дежкунов (53) 620.179,16 (088.8) (56) Агранат Б.А., Башкиров В.И, Ультразвуковая технология. — M., 1974, с. 49. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ АКТИВНОСТИ КАВИТАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет проводить контроль активности акустической кавитации.

„„ 0„„1668930 А1

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия контроля. Способ реализуется следующим образом. В рабочей емкости размещают основной 8 и вспомогательный 7 электроды, а также электрод 3 сравнения. На основной 8 и вспомогательный 7 электроды подают напряжение

0,1-0,6 В. Измеряют приращение разности потенциалов между основным электродом 8 и электродом 3 сравнения, возникающее под действием кавитации, и по величине этого приращения судят об активности кавитации, 1 ил., 1 табл.

1бб8930

Изобретение относится к измеритель;, ной технике и может быть использовано для исследования и контроля режимов ультразвуковых технологических процессов, основанных на интенсифицирующем действии кавитации, преимущественно в воде и водных растворах, Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия контроля путем обеспечения контроля активности кавитации по величине разности потенциалов.

На чертеже показана схема, реализующая предлагаемый способ, На схеме показаны кювета 1 с рабочей жидкостью, излучатель 2 ультразвуковых колебаний, электрод 3 сравнения, пробирка

4 с рабочей жидкостью, капилля рная трубка

5, выысокоомный вольтметр б, вспомогательный электрод 7, основной электрод 8, защищенный с боков от воздействия кавитации трубкой 9 и пористый экран 10.

Способ реализуется следующим образом.

Электроды размещают в рабочей, емкости, затем вспомогательный электрод 7 изолируют от воздействия ультразвука и кавитации пористым экраном, выполненным, например, из поролона.

После размещения электродов в растворе между электродом 3 сравнения и основным электродом 8 устанавливается некоторая разность потенциалов о. Если теперь на основной 8 и вспомогательный 7 электроды подать разность потенциалов Ф, . то между ними потечет ток, переносимый ионами раствора, а разнрсть потенциалов между основным электродом 8 и электродом 3 сравнения изменяется и становится равной некоторому значению rp>, соответствующему новому равновесному состоянию.

Механизм установления pz и р1 состоит в следующем. Ионы, достигая поверхности основного электрода, теряют заряд и превращаются в нейтральные атомы и молекулы, которые адсорбируются на поверхности электрода либо концентрируются в пограничной области. Таким образом, пограничная область электрод — жидкость обедняется носителями заряда, при этом сопротивление этой области увеличивается, а ток, текущий через раствор, уменьшается. В равновесном состоянии величина тока, а соответственно, потенциал основного электрода 8 и величина р1 определяются скоростью диффузии нейтральных атомов и молекул из приэлектродной области и замены их ионами.

Если же теперь в жидкости, где находится основной электрод 8, возбудить кавитацию, то под действием ударных волн и микрострур, генерируемых кавитационными пузырьками, пограничный слой разрушается и заменяется раствором с исходной концентрацией ионов, Ток через основной электрод 8 увеличивается, соответственно, меняется потенциал этого электрода, а разность потенциалов между электродами вспомогательным и сравнения принимает значение pz.

Величина Л р = (r - р ) однозначно определяется степенью разрушения пограничного слоя, т.е, активностью кавитации. В качестве электрода сравнения выбирают хлорсеребряный электрод ввиду того, что он имеет постоянный собственный потенциал, не подтвержденный внешним воздействиям (кавитация, ультразвук и др.).

Нижний предел используемых напряжений выбирают исходя из требований быстродействия: при слишком малых напряжениях (< 0,1 В) время установления равновесных разностей потенциалов р1 и щ велико (порядка нескольких минут), при напряжениях более 0,6 В в зависимости от состава раствора и активности кавитации может возникать электролиз воды. Формирующиеся при этом на поверхности электрода пузырьки воздуха меняют кавитационную активность, внося довольно большие погрешности (до 30%).

Хлорсеребряный электрод содержит в качестве электролита раствор хлористого калия. Электрический контакт с контролируемым раствором осуществляется через пористую вставку. Через эту же вставку раствор KCI хотя и в небольших количествах может попадать в рабочую емкость за счет диффузии, Этот процесс предотвращают путем размещения хлорсеребряного электрода в пробирке с рабочей жидкостью.

Электрический контакт при этом осуществляется через капиллярную трубку. соединяющую пробирку с рабочей емкостью.

За счет диффузии через капилляр в рабочую жидкость может попасть лишь ничтожно малое количество хлористого калия, тем более, что уже в пробирке концентрация его весьма малая.

Вспомогательный электрод 7 изолируют от воздействия кавитации пористым экраном 10 с тем, чтобы состояние поверхностного слоя на этом электроде не менялось под действием кавитации, что упрощает анализ результатов, Пример, Основной электрод из молибдена диаметром 2,5 мм, вставленный в

1 i >«>;<0

Составитель О. Несова

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор И. Шулла

Заказ 2653 Тираж 5Q. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 полихлорвиниловую трубку, размещают в рабочей емкости ультразвуковой ванны.

Затем размещают вспомогательный электрод 7 из нержавеющей стали диаметром

2 мм, который изолируют от воздействия кавитации и ультразвука пористым экраном. В качестве электрода 3 сравнения используется стандартный хлорсеребряный электрод (из комплекта в рН-метру

ЭВ-74), вставленный в пробирку с капиллярной трубкой 0,2 мм, заполненную рабочей жидкостью.

Испытания проводят в дистиллированной воде, водном растворе ОП-7, растворе хлористого калия (7 г/л). Емкость заполняют рабочей жидкостью и подают напряжение Ф = 0,1, 0,4 или 0,6 В на основной и вспомогательный электроды. Измеряют разность потенциалов Ар между основным электродом 8 и электродом 3 сравнения. Измерения выполняют высокоомным вольтметром П-5827М, показания фиксируют самописцем Н-307/1.

Затем с помощью ультразвукового излучателя при f = 40 кГц возбуждают кавитацию и измеряют величину Ар Измерейия дублируют также эрозионными испытаниями. При этом определяяют убыль массы тест-образцов, выполненных из сплава

ПОС-60, при экспозиции их в течение пяти минут в кавитационной области.

Основные результаты в виде зависимости от амплитуды колебаний излучателя представлены в таблице. где А G — убыль массы тестов.

Иэ таблицы видно, что при А < 0,3 мкм, (т.е. когда в кавитационной области появляются нестабильные пузырьки и возникает эрозия) всличины Лу) и AG с точностью не ниже точности измерений изменяются flpa порционально одна другой. Преимуществом способа является существенно более

5 высокая скорость измерений. Одно измерение занимает не более 0,5-1,0 мин, в то время как для выполнения одного измерения по известному способу требуется

7-10 мин, Кроме того, способ является бо10 лее чувствительным, поскольку величина

Ар не равна нулю, и при амплитудах, значительно меньших порога нестабильной кавитации, вызь|вающей эрозию образцов.

Таким образом, величина Ар является

15 чувствительной к воздействию стабильных

{пульсирующих, но не захлопывающихся кавитационных пузырьков), что обеспечивает расширение диапазона контролируемых режимов.

Формула изобретения

Способ контроля активности кавитации, заключающийся в том, что в кавитационную область помещают основной электрод, воз25 буждают кавитацию, контролируют активность кавитации, отл ич а ю щи йс я тем, чтр, с целью повышения чувствительности и.быстродействия контроля, в кавитационную область дополнительно вводят изоли30 рованный пористым звукопоглощающим экраном вспомогательный электрод и электрод сравнения, прикладывают к основному и вспомогательному электродам разность потенциалов в диапазоне 0,135 0,6 В, регистрируют разность потенциалов между основным электродом и электродом сравнения, по изменению которой производят контроль кавитации,