Способ определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для определения дисперсных характеристик топливо-воздушных струй. При постоянном давлении подводимой к форсунке жидкости крупные капли летят дальше мелких при горизонтально направленной оси струи жидкости. Далее производят оценку размеров капель, осевших вниз под действием силы тяжести, по расстоянию от форсунки. В направлении действия силы тяжести по всей длине струи направляют поток воздуха с постоянной малой по сравнению со скоростью струи скоростью. Перпендикулярно направлению действия силы тяжести и параллельно друг другу на известном расстоянии от форсунки к струе пропускают световые лучи, расположенные последовательно в одной плоскости, таким образом, что их пересекают пролетающие капли. После этого производят оценку размеров капель, осевших вниз, путем определения гистограммы дисперсного состава капель распыленной жидкости по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей. Заявленное изобретение позволяет обеспечить оперативное определение дисперсного состава капель струи распыленной жидкости. 1 ил.

 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для определения дисперсных характеристик топливо-воздушных струй.

Известен седиментометрический способ получения интегральной кривой распределения капель жидкости по размерам, основанный на использовании закона Стокса. Капли распыленной жидкости подают для оседания под действием силы тяжести на тарелку и вызывают деформацию коромысла, которую фиксируют с помощью тензодатчика, автоматически записывая кривую оседания. Радиус капель вычисляют как величину, обратно пропорциональную квадратному корню из времени оседания, которое определяют по экспериментальным кривым оседания. По этим же кривым определяют и относительное число капель различного радиуса, содержащихся в струе распыленной жидкости / (Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкостей. М.: Химия, 1979, с.197-199).

Недостатком седиментометрического способа является его продолжительность, определяемая длительностью оседания наиболее мелких капель.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является колориметрический способ определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости. Ось струи жидкости направляют горизонтально над поддоном, который разделен на желобки, расположенные под прямым углом к оси струи. В желобки предварительно наливают определенное количество исследуемой жидкости. К распыливаемому компоненту добавляют краситель. При постоянном давлении подводимой к форсунке жидкости крупные капли летят дальше мелких, оседая под действием силы тяжести на поддон с желобками. Чем больше масса капель, попавших в тот или иной желобок, тем интенсивней окрасится в нем жидкость. Интенсивность окраски определяют колориметрическим путем. Размер капель, попавших в желобок, оценивают по расстоянию желобка от форсунки / (Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкостей. М.: Химия, 1979, С.199-200).

Недостатком колориметрического способа является его продолжительность, определяемая длительностью оседания наиболее мелких частиц и анализом окраски жидкости в желобках колориметрическим путем.

Предлагаемым изобретением решается задача оперативного определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, заключающемся в том, что при постоянном давлении подводимой к форсунке жидкости ось струи жидкости, крупные капли которой летят дальше мелких, направляют горизонтально и производят оценку размеров капель, осевших вниз под действием силы тяжести, по расстоянию от форсунки, согласно изобретению в направлении действия силы тяжести по всей длине струи направляют поток воздуха с постоянной малой по сравнению со скоростью струи скоростью, а перпендикулярно направлению действия силы тяжести и параллельно друг другу на известном расстоянии от форсунки к струе пропускают световые лучи, расположенные последовательно в одной плоскости, таким образом, что их пересекают пролетающие капли, далее производят оценку размеров капель, осевших вниз, путем определения гистограммы дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей.

Оперативное определение дисперсного состава капель струи распыленной жидкости в предлагаемом способе обусловлено тем, что мелкие капли, увлекаемые потоком воздуха, осядут быстрее крупных и отпадет необходимость в колориметрическом анализе окраски жидкости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, реализующего этот способ.

Устройство для определения дисперсного состава капель распыленной жидкости содержит форсунку 1, формирующую струю распыленной жидкости 2, направленную вдоль горизонтальной оси 3, перпендикулярную направлению силы тяжести 4, поток воздуха 5, сдувающий капли жидкости со струи 2 по всей длине в направлении действия силы тяжести 4, последовательно размещенные N источников светового излучения 6.1...6.N для пропускания последнего через струю распыленной жидкости, оппозитные источникам светового излучения 6.1...6.N оптические системы 7.1...7.N, фокусирующие световое излучение на фоточувствительную поверхность фотодатчиков 8.1...8.N, блок 9 аналого-цифрового преобразователя и ЭВМ 10.

N выходов фотодатчиков 7.1...7.N подключены к N входам блока 9 аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к ЭВМ 10.

Струя распыленной жидкости 2, формируемая форсункой 1 в направлении горизонтальной оси 3, попадает под перпендикулярно направленный к горизонтальной оси 3 поток воздуха 5, под действием которого мелкие капли сдуваются раньше крупных и крупные капли летят дальше мелких. Траектория полета капель искривляется в направлении действия силы тяжести 4 и потока воздуха 5, вследствие чего струя распыленной жидкости трансформируется. Далее, трансформированная струя распыленной жидкости пронизывается световыми лучами от 6.1...6.N источников светового излучения. Оптическими системами 7.1...7.N световые лучи, прошедшие через трансформированную струю распыленной жидкости 2, фокусируются на фоточувствительной поверхности фотодатчиков 8.1...8.N, с выхода которых сигналы поступают на входы блока 9 аналого-цифрового преобразователя.

Устройство для определения дисперсного состава капель распыленной жидкости работает следующим образом. Форсункой 1 формируется струя распыленной жидкости 2, направленная вдоль горизонтальной оси 3, перпендикулярной к направлению силы тяжести 4 и потоку воздуха 5, непрерывно воздействующего на струю распыленной жидкости 2 с постоянной скоростью обдува. Поток воздуха 5 трансформирует струю распыленной жидкости 2, искривляя траекторию полета капель распыленной жидкости в сторону расположения световых лучей от источников светового излучения 6.1...6.N. Последние направлены перпендикулярно к оси струи распыленной жидкости 3 и потоку воздуха 5. Фотодатчиками 8.1...8.N регистрируется за время измерения t0 относительная интенсивность световых лучей от источников светового излучения 6.1...6.N, прошедших через трансформированную дисперсную струю распыленной жидкости 2 и сфокусированных оптическими системами 7.1...7.N. Появлением сигнала от фотодатчика 8.1 запускается работа блока 9 аналого-цифрового преобразователя и программа в ЭВМ 10. Время t0 является временем измерения относительной световой интенсивности, определяемое тактовой частотой блока 9 аналого-цифрового преобразователя.

Выходные сигналы от фотодатчиков 8.1...8.N преобразуются в цифровую форму с тактовой частотой блока 9 аналого-цифрового преобразователя для обработки на ЭВМ 10. В каждый момент времени t0 измерения относительной световой интенсивности фотодатчиками 8.1...8.N программа в ЭВМ 10 определяет массу капель струи распыленной жидкости определенного радиуса rn, зависящего от расстояния между плоскостью выходного отверстия форсунки и плоскостью светового луча номер n (1≤n≤N), перпендикулярной горизонтальной оси 3, следующим путем.

По закону Бугера-Ламберта-Бера относительная интенсивность светового излучения, прошедшего через среду, равна:

где n - номер светового луча от источника светового излучения 6.1...6.N (1≤n≤N);

i - номер момента времени измерения (1≤i≤K);

К - конечный номер момента времени измерения;

Jin - относительная интенсивность светового излучения от n-го источника светового излучения 6.1...6.N, прошедшего через струю распыленной жидкости в i-й момент времени измерения;

Iin - интенсивность светового излучения от n-го источника светового излучения 6.1...6.N, прошедшего через струю распыленной жидкости в i-й момент времени измерения;

I0n - интенсивность светового излучения от n-го источника светового излучения 6.1...6.N в отсутствии струи распыленной жидкости 2;

cin - плотность капель распыленной жидкости в объеме струи распыленной жидкости Vn, пронизываемого световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N в i-й момент времени измерения;

bn - коэффициент пропорциональности, не зависящий от сin;

Ln - толщина струи распыленной жидкости в направлении светового излучения от n-го источника светового излучения 6.1...6.N.

Выходной сигнал любого из фотодатчиков 8.1...8.N в i-й момент времени измерения равен:

где n - номер фотодатчика 8.1...8.N (1≤n≤N);

Uin - выходной сигнал фотодатчиков 8.1...8.N в i-й момент времени измерения;

Sn - чувствительность n-го из фотодатчиков 8.1...8.N.

Плотность капель в объеме Vn струи распыленной жидкости, пронизанном световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N, в i-й момент времени измерения равна:

где μin - интенсивность капель в объеме Vn струи распыленной жидкости, пронизываемого световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N в i-й момент времени измерения;

Vn - объем струи распыленной жидкости, пронизанный световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N.

Тогда μin - интенсивность капель распыленной жидкости в объеме струи распыленной жидкости, пронизываемом световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N в i-й момент времени измерения, находится по величине относительной интенсивности светового излучения, прошедшего через струю распыленной жидкости, используя формулы (1), (2) и (3), из выражения:

где Uon - выходной сигнал n-го фотодатчика 8.1...8.N в отсутствие струи распыленной жидкости 2;

Qn - константа преобразования измерительного устройства для n-го источника светового излучения 6.1...6.N и соответствующего n-го приемника 8.1...8.N светового излучения определяется предварительно, используя струю распыленной жидкости от эталонной форсунки, для которой гистограмма дисперсного состава капель распыленной жидкости известна.

Масса капель струи распыленной жидкости радиуса rn, прошедших через объем струи Vn распыленной жидкости, пронизываемый световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N, равна:

где Мn - масса капель распыленной жидкости, прошедших через объем струи Vn распыленной жидкости.

Способ определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости осуществляется следующим образом. При постоянном давлении подводимой к форсунке 1 жидкости ось струи жидкости 2, крупные капли которой летят дальше мелких, направляют горизонтально. В направлении действия силы тяжести 4 по всей длине струи 2 направляют поток воздуха 5 с постоянной малой по сравнению со скоростью струи скоростью. Поток воздуха 5 в направлении действия силы тяжести 4 сдувает со струи капли жидкости, искривляя траекторию их полета, вследствие чего струя распыленной жидкости трансформируется. Далее трансформированная струя распыленной жидкости пронизывается световыми лучами от 6.1...6.N источников светового излучения, расположенных последовательно в одной плоскости параллельно друг другу, таким образом, что их пересекают пролетающие капли, перпендикулярно направлению действия силы тяжести 4 и параллельно друг другу на известном расстоянии от форсунки, к струе. Затем фотодатчики 8.1...8.N регистрируют интенсивность светового излучения, прошедшего через трансформированную струю распыленной жидкости 2. После этого последовательно от момента времени появления сигнала на выходе любого из фотодатчиков 8.1...8.N выходной сигнал с фотодатчиков преобразуют в цифровую форму в блоке 9 аналого-цифрового преобразователя и передают в ЭВМ 10. В ЭВМ 10 по программе, составленной на основе формул (4) и (5), прологарифмированный сигнал с фотодатчиков 8.1...8.N суммируют от начала процесса распыления жидкости до окончания, определяя и запоминая массу капель струи распыленной жидкости радиуса rn, прошедших через объем Vn струи распыленной жидкости, пронизываемый световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N (1≤n≤N). Радиус капель распыленной жидкости определяют из расстояния между плоскостью выходного отверстия форсунки и плоскостью светового излучения от n-го источника светового излучения 6.1...6.N. При постоянных скоростях истечения жидкости из сопла форсунки 1 и скорости обдува потока воздуха 5 капли распыленной жидкости радиуса rn будут двигаться по направлению к объему Vn струи распыленной жидкости, пронизанном световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N. Константу преобразования Qn в формуле (4) определяют предварительно путем калибровки и запоминают в ЭВМ 10, используя струю распыленной жидкости от эталонной форсунки, для которой гистограмма дисперсного состава капель распыленной жидкости известна. Гистограмму дисперсного состава капель струи распыленной жидкости определяют по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей и оценки размеров капель, осевших вниз.

В результате последовательно от времени начала процесса распыления жидкости форсункой 1 по формулам (4) и (5) находят значения массы Мn капель струи распыленной жидкости 2, прошедших объем Vn струи распыленной жидкости, пронизываемый световым излучением от n-го источника светового излучения 6.1...6.N, и регистрируемое n-м приемником светового излучения 8.1...8.N. Далее сопоставляют полученную массу Мn капель струи распыленной жидкости 2 с определенным ранее радиусом капель распыленной жидкости rn путем калибровки, используя струю распыленной жидкости от эталонной форсунки, с известной гистограммой дисперсного состава капель распыленной жидкости, получая при этом гистограмму распределения капель по размерам для исследуемой форсунки.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает оперативное определение гистограммы дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, обусловленное тем, что мелкие капли, увлекаемые потоком воздуха, осядут быстрее крупных и пролетят меньшее расстояние от сопла распылителя до объема, пронизываемого световым излучением от n-го источника светового излучения.

Способ определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости, заключающийся в том, что при постоянном давлении подводимой к форсунке жидкости ось струи жидкости, крупные капли которой летят дальше мелких, направляют горизонтально и производят оценку размеров капель, осевших вниз под действием силы тяжести, по расстоянию от форсунки, отличающийся тем, что в направлении действия силы тяжести по всей длине струи направляют поток воздуха с постоянной малой по сравнению со скоростью струи скоростью, а перпендикулярно направлению действия силы тяжести и параллельно друг другу на известном расстоянии от форсунки к струе пропускают световые лучи, расположенные последовательно в одной плоскости, таким образом, что их пересекают пролетающие капли, далее производят оценку размеров капель, осевших вниз, путем определения гистограммы дисперсного состава капель распыленной жидкости по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к окрасочному оборудованию и может быть использовано для автоматического нанесения лакокрасочных покрытий на изделия различной конфигурации , перемещаемые конвейером.

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей и является усовершенствованием стенда для испытания и регулировки распылителей по а.с. .

Изобретение относится к способам для измерения гидравлических параметров жидкостных форсунок. .

Изобретение относится к распылению текучих сред и может быть использовано при моделировании процесса выделения влаги из сжатого газа в различных производственных процессах.

Изобретение относится к устройствам для измерения толщины нанесенных лакокрасочных материалов методом пневматического распыла и может быть использовано на предприятиях различных отраслей промышленности.

Изобретение относится к с/х производству и может быть использовано в растениеводстве для подготовки опрыскивателей к работе. .

Изобретение относится к специальным приспособлениям для измерения параметров разбрызгиваемой жидкости и может быть использовано для диагностики и настройки штанговых опрыскивателей.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в устройствах для гидравлических испытаний форсунок. .

Изобретение относится к окрасочной техники и может быть использовано для автоматизации процесса окраски методами распыления лакокрасочных материалов. .

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике аэродисперсных потоков и может быть использовано для определения качества распыливания топлива при безмоторных испытаниях элементов топливной аппаратуры, в частности распылителя

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для определения дисперсных характеристик топливовоздушных струй, по которым можно судить о распределении капель струи по размерам

Изобретение относится к распылительным устройствам, например форсункам, и, в частности, к системе и способу мониторинга распылительного устройства, которое распыляет смесь текучих сред, для определения правильности его работы

Изобретение относится к способу и системе распределения жидкости, которая может переключаться между режимом распределения и режимом циркуляции

Изобретение относится к способу и системе, используемым для мониторинга и обнаружения закупорки в трубопроводе, подающем твердые вещества, жидкости и/или газы в движущийся поток газа. Система включает трубопровод или камеру с отверстием в стенке, удлиненную пику, расположенную в отверстие в стенке, соединяющуюся по текучей среде с рабочим материалом, а также с внутренней частью трубопровода или камеры в точке пересечения с частью газового потока, при этом в каждой пике образован продольный канал, по которому осуществляется соединение по текучей среде, и детектирующее устройство, связанное с датчиком температуры и пикой. Детектирующее устройство включает горячий провод, обладающий заранее заданной температурой, так что увеличение температуры, измеренное этим датчиком, в сравнении с заданной температурой указывает на снижение скорости подачи рабочего материала, причем снижение достаточно значительно для того, чтобы указывать на закупорку. Способ определения наличия закупорки в канале, который частично погружен в поток газа, включает определение скорости подачи или параметра-индикатора скорости подачи рабочего материала и наблюдение за скоростью подачи или за параметром-индикатором скорости подачи для обнаружения снижения скорости подачи. Изобретение обеспечивает эффективное обнаружение закупорок в канале подачи рабочего материала. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дезинфицирующему устройству общего характера с использованием озона, более конкретно изобретение относится к дезинфицирующему устройству с использованием озона, которое подходит для обработки пищи, хотя может быть применено и в других областях. Дезинфицирующее устройство с использованием озона включает смеситель, имеющий в общем полый корпус с входом для воды под давлением, распылительную форсунку для создания в общем конического факела распыла воды, подводимой через вход для воды, камеру контакта, сообщающуюся с входом для газов, обогащенных озоном, и выходное отверстие из камеры контакта, которое соосно распылительной форсунке и отделено от нее на некоторое расстояние. Электронное устройство отслеживания расхода отслеживает величину расхода воды через распылительную форсунку по вибрации, вызываемой водой, протекающей через смеситель. Электронное устройство отслеживания расхода предпочтительно расположено в кармане, выполненном в смесителе, и предпочтительно включает пьезоэлектрический датчик, введенный по меньшей мере по его периметру в затвердевающий материал. Изобретение обеспечивает устройство, которое при использовании распыляет воду с эффективным и подходящим количеством озона в ней. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Дождевальный аппарат дождевальной машины для полива сельскохозяйственных культур содержит корпус распылителя с головкой. На дождевателе жестко закреплены электромотор с червячной передачей для поворота головки дождевального аппарата вокруг своей оси на любой градус от 0° до 360° для разбрызгивания воды по поверхности почвы и электромотор с выдвижным штоком, позволяющий путем дозированного открытия или закрытия входного отверстия головки дождевателя регулировать расход подаваемой воды. Управление электромоторами осуществляет процессор. Технический результат - повышение равномерности увлажнения почвы. 1 ил.

Изобретение относится к модулю сброса давления и к системе циркуляции краски, включающей в себя модуль сброса давления. В частности, относится к предохранительному клапану для системы циркуляции текучей среды и к системе циркуляции краски, содержащей магистраль подачи краски под давлением, магистраль возврата краски в резервуар и предохранительный клапан. Система циркуляции краски содержит магистраль подачи краски под давлением, магистраль возврата краски в резервуар и модуль сброса давления. Модуль сброса давления для системы циркуляции краски содержит входной порт подаваемого потока для получения подаваемого потока краски под давлением, выходной порт подаваемого потока для подачи потока краски под давлением, входной порт возвратного потока для получения возвратного потока краски низкого давления, и выходной порт возвратного потока для подачи возвратного потока краски низкого давления, первую проточную камеру, соединяющую входной порт подаваемого потока с выходным портом подаваемого потока, вторую проточную камеру, соединяющую входной порт возвратного потока с выходным портом возвратного потока, отверстие, соединяющее первую проточную камеру со второй проточной камерой, и элемент затвора, смещенный с прижатием к отверстию для его блокировки, причем элемент затвора выполнен с возможностью его перемещения в ответ на превышение давления в первой проточной камере заданной величины сброса давления для смещения элемента затвора с открытием отверстия для обеспечения протекания краски из первой проточной камеры во вторую проточную камеру, причем модуль сброса давления дополнительно содержит корпус, первую проточную камеру и вторую проточную камеру, образующие проточные каналы в корпусе и разделенные общей разделительной стенкой, и при этом отверстие расположено в общей разделительной стенке. Изобретение обеспечивает улучшенную систему циркуляции краски с модулем сброса давления. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для определения дисперсных характеристик топливо-воздушных струй

Наверх