Способ определения положения границы раздела жидкой и газообразной сред

 

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

I (») 516946

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 10.74-(21) 207 0005/25 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.76Бюллетень ¹ 21 (45) Дата опубликования описания 17.06.77 (51) М. Кл.

Cj01 Й 13/00

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 53,082. .5 (088,8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Григорьев, В. М. Жуков, С. А. Ковалев и E. A. Кузма-Кичта

Институт высоких температур АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРА111Ц1Н РАЗДЕЛА

ЖИДКОЙ И ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕД

Изобретение относится к области технической физики и может найти применение в установках по исследованию процессов стекания жидкой пленки, пленочного кипения, двухфазного кольцевого течения и т.д. 5

Известен способ определения положения гранины раздела сред, жидкой и газообразной, одна из которых непрозрачная, путем регистрации монохроматического излучения, направленного по касательной к выпухлой поверхности непрозрачной среды и прошедшего через нее.

Н ед остатком способа являе то я большая погрешность измерения.

11ель изобретения — увеличение точности 1б определения положения границы раздела двух пропускаюших монохроматическое излучение сред.

Поставленная пель достигается благодаря тому, что определяют угол полного внут- gp реннего отражения на границе раздела пропускаюших излучение сред, измеряют угол падения излучения на поверхность эталонных пленок, наносимых на произвольную выпухлую поверхность непрозрачного тела, в точ- M хе, лежашей на касательной к этой выпух« лой поверхности, зате?, . регистрируют прошедыее излучение, направленное по касательной к выпуклой поверхности непрозрачного тела, изготовленного с радиусом кривизны Р >z ß Р

n pe*

Ф 3 ) где т т про ? пад р. 1. р — угол полного внут"нзннего отражепво

1 ния, LP „ — угол падения излучения на поверхности эталончых пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела в точке, лежашей на касательной к этой выпуклой поверхности, 17 гр.рпред радиус хривизны грапиць| раздела сред,Я предельный радиус кривизны непрозрачного тела, и по тарировочной хривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для реализации предложенного способа; на фиг. 2 — схема прохождения пучка излучения; на фиг. 3 — график зависимости угла падения излучения на поверхность эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежашей на касательной

516945 к этой выпуклой поверхности, от отношения радиусов кривизны поверхности разлела сред и непрозрачного тела; на фиг. 4,а- кривая изменения сигнала ФЭУ в опыте"; о — тарировочная кривая, 5 — кривая изменения положения границы раздела сред во времени; на фиг. 5 — кривая изменения положения границы раздела сред во времени при пленочном кипении фреона-113.

Излучение лазера 1 проходит через сис- 10 тему коллимации 2. После прохождения рабочего объема 3 пучок излучения попадает на ФЭУ 4, сигчал которого регистрируется на шлейфовом 5 и запоминаюшем 6 осциллографах. Рабочий объем, заполняемый жид- 1 костью, связан с конденсатором 7, вспомс гательной емкостью 8, конденсатором 9.

В боковых штуцерах рабочего объема закреплено непрозрачное тело - опытная трубка, около которой определяется положение границы раздела сред, Перемещение опытной трубки вместе с рабочим объемом в вертикальном и горизонтальном направлениях осушествляется микрометрическим устройством

10 и контролируется микроскопом 11. При измерении небольших отклонений границы раздела сред после системы коллимации устанавливается объектив 12.

Лля определения положения границы раздела сред определяют угол полного внутреннего отражения (p на границе раздела жидкой и газообразной сред, слабо поглошаюших монохроматическое излучение.

Затем измеряют угол падения излучения

lp и,„ на поверхности эталонных пленок, на. носимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела и имитируюших по свойствам газообразную среду, в точке, лежашей на касательной к этой выпуклой поверхности (фиг. 2). Устанавливают зависимость (p па от отношения радиусов кривизны границы раздела среп и непрозрачного тела%„ /Я (фиг.3). Ро этой зависимости пцед gg определяют предельный радиус кривизны% непрозрачного тела, при котором на участке границь. раздела сред, обозначенном I --П на фиг. 2, при падении излучения наблюдается явление полного внутреннего отражения.

Изготавливают непрозрачное тело с радиусом кривизны, не меньшим найденногопредельно,пред го значения < Регистрируют прошедшее излучение, направленное по касательной к выпуклойповерхности изготовленного непрозрачного тела, и по тарировочной кривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред (фиг. 4).

На фиг. 5 представлены результаты определения положения границы раздела сред при пленочном кипении фреона-113 в условиях свободной конвекции и атмосферном давлении, Слабопоглошаемым монохроматическим излучением в жидкой и газообразной средах в этом случае будет излучение в видимой области спектра. Согласно проведено ным измерениям,(р =47 30 . По предвалао рительным оценкам отклонения границы раздела сред в диапазоне тепловых потоков от

20,10 до 70.10 вт/м не превосходят э 3 2

0,3 мм. Тогда из зависимости Q (8 /И ) падг. гррр т устанавливают что R должен быть не меньше 1 мм. На фиг. 5 показано изменение толшины б" паровой пленки во времени у нижней образуюшей трубки диаметров 2 мм при тепловом потоке 42.10 вт/м . э

Формула изобретения

Способ определения положения границы раздела жидкой и газообразной сред, пропускаюших монохроматическое излучение, у выпуклой поверхности непрозрачного тела, например, при пленочном кипении путем регистрации прошедшего излучения, направленного по касательной к выпуклой поверхности непрозрачногс тела, î т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью увеличения точности определения положения границы раздела, onpeaeasmr угол полного внутреннего отражения на границе раздела этих сред, измеряют угол падения излучения на поверхность эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежашей на касательной к этой выпуклой повехности, затем регистрируют прошедшее излучение, направленное по касатель ной к выпуклой поверхности непрозрачного тела, изготовленного с радиусом кривизны

>. и ра т т про, 9 па» гп. р1 д % во угол полного внутреннего отражения (р пад угол падения излучения на поверхности эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежащей на касательной к этой выпуклой поверхности, Р гр.р - радиус кривизны границы раздела, Ц вЂ” предельный рапред диус кривизны непрозрачного тела, и по тарировочной кривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред.

516945

20 70 юг. У

Составитель С. Соколова

Техред С. Беца Корректор А. Гринденко

Редактор Т. Орловская

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 934/180 Тираж 1029 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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