Способ измерения среднего радиуса металлических капель в двухфазных потоках
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик " 717628 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.04.76 (21) 2343588/18-25 (51) M. Кл.
G 01 И 15/02 с присоединеииеотзаявки Ю
1Ъсудерстееииьй комитет
СССР
so делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 25.02,80. Бюллетень М 7 (53) УДК 543.275 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.80
/ (72) Автор . изобретения
E. В. Соловьев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНЙЯ СРЕДНЕ О РАДИУСА, МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАПЕЛЬ В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ
Изобретение относится к оптическим способам измерения аэрозопей и может быть использовано дпя измерения среднего радиуса капель щелочных металлов и их концентрации в 2-х фазных потоках, а также дпя других металлов и веществ, коэффициент отражения которых близок к 1.
Известен способ асимметрии индикат- рисы, основанный на том факте, что ии- дикатриса рассеяния дпя частиц, меньшйх 2Аг длины волны падающего света о= « ,Л
Ф; — безразмерный радиус частицы, Гк - радиус частицы, Я - длина волны падающего света) с увепичеИ нием размера частиц, теряет симметрию относитепьно плоскости, перпендикулярной падающему лучу, дбпя света, рассеянн о го вперед, растет (Эффект МИ). Степень
20 асимметрии в известных пределах может служить дпя опрецепения размера капель в потоке газа (or Гg = 1,2 10 м до
0,8 10 м) (11
Дпя определения размеров больших частиц от 2 до 300 мк разработан метод, получивший название метод малых угадов". Этот способ основан на измерении углового распредепения света, рассеянного внутри конуса малого угла вдоль направпения распределения основного пучка света (вытянутая индикатриса рассеяния) t2) .
Суммарйая относитепьная погрешность метода малых углов 15%.
Известен также способ измерения . среднего радиуса и концентрации водяных капель в 2-х фазных потоках по ослаблению света, в котором используется закономерность ослабления света .в мутных средах (3 1:
3= ГоexP (-кЮ) где э интенсивность падающего луча света;
1 — интенсивность проходящего луча света;
К - коэффициент ослабления света;
g — длина проссвечиваемого участка.
717628
В общем случае =К +к
p nP (3) откуда л ео о
) кЛ Ы ЗОЗ ЕоЭ р.
2 (4) Кр — коэффициент рассеивания света в среде;
К вЂ”. коэффициент погпощения света средой.
Коэффициенг поглощения дпя воды в видимой области длин вопи света мап, поэтому в данном методе им пренебрегают.
Коэффициент рассеяния Кр является функцией размера капель (r ), длины вопйы падающего света (Л ) и комплексного показателя преломления, (m). Формулу (1) можно представить в виде: », ЕхО (- К УГГ211Е), г - радиус частиц; n - концентрация частиц;
К - фактор рассеивания дпя данной
Х длины волны света при известном, в данном случае Кдр, = Кл оспабпения. Фактор рассеяния Kq при разакг ных g - — и rn определяют
А из таблиц.
Исцопьзуя длины волн света. Л„и
2 попучают систему двух уровней:
Е =-К яne; (2) е, =-к с пе ) я
Таким образом, если в одной и той же точке двухфазной среды измерить ослабление света волнами дпиной Л„и Л2 то определив экспериментально Ф,/ и „/У о, .оя из уравнения (4) можно найти отношение
У= л — .Изсоотношения о= получают
2 . - яугп 2ч) дпя 2-х длин волн У =, и о, = откуда дпя одних и тех же размеров имед Ф, Л2 (5)
П а ри известных А4и Л, из выражения (5) получают соотношение Sq/5 . Затем воспользовавшись зависимостью К = 1 (д), определяют ср. размер частиц в исследуемом объеме двухфазной среды.-Концентрацию получают из уравнения, (2) и (3) при известном среднем радиусе частиц
„ ь -еп
КргъЮ (6)
Данный способ ограничен размером просвечивания Е в пределах однокрагности рассеяния 6 » @ до; б < О,Ç
Суммарная относительная погрешность метода не превышаег 15 - 18%.
Наибопее существенным недостатком известного способа явпяегся неприменимость известного способа дпя измерения крупных частиц g> 1, обладающих боль5 шим показателем погпощения света, r.e. дпя которых факгор ослабления .выходит на асимптотическое значение, равное 2, так как система уравнения (2) и (3) nel реходиг в одно уравнение, а также отсутствие расчетных таблиц дпя веществ с комплексным коэффициентом преломления, и применение монохромогического источника света 2-х длин волн.
Баль предлагаемого изобретения - измерение среднего размера капель с безразмерным радиусом g>4 и коэффициентом отражения Я, близким к единице.
Дпя этого. дополнительно измеряют массовый расход капель и газа и, ис20 пользуя эти величины, определяют средний радиус частиц. B способе испопьзуюг тот факт, что дпя большинства металлов кривые фактора ослабления Кл (p) близки к кривой факгора ослабления абсолютно отражающих частиц, дпя которой харак герно асимметрическое приближение
К к значениям 2 дпя ф > 1. Критерием отражения к единице 1, который рассчитывается по формуле френеля, явпяегся". зо .q= - Р (-4 +х (n + ) 2+ x. - (7) где г1 — показа гель преломления;
Х вЂ” показатель поглощения; п1 - комплексный показатель препо мления.
Пример. Дпя калия M=0,066 26,8 при Л.=0,665 мк, О = 0,999 гак; что с большей точностью можно рассматривать частицы калия как абсолютно от-, ражающиее.
При таких комплексных коэффициентах преломления уравнения (2) и (3) превращаются в одно уравнени е, гак как
Kg = КЛ . Дпя одних и тех же разме2 ров частиц
Еп — --КЛАР nq (8) ипи Ь вЂ” О= — 2гп" пЕ, так как КЛ =2
Поэтому отпадает необходимосгь использовать 2 дпины волны, но возникает необходимость дополнительных экспери-, ментальных исходных данных. Такими данными являются расход газа и расход металла, поступающих на формирование
2-х фазного потока, из которых можно получить массу металла в единицах объема 2-х фазного потока
lсек
"Ab
«4с бек + Q " 4, ек (g)
Ирг
5 71 76
tTI = — 7L I П )
ITl
Г - средний радиус; г1 — концентрация частиц; р . плотность металла. (10) решая систему уравнений (8) и (10), определяют средний размер частицы в единицах объема о—
Д СР
4 у ГЗ
3 со Х
Выражение n= —, подставляют в перЭ
4 гг,у вое уравнение системы; где т —. массе металла в единицах обьема кг/м 3, — массовый расход металле, объемный расход газа; объемный расход металла.
Массу металла в единицах обьема можно выразить через размер честил в потоке:
28 6
Ф р мула изобретени я
Способ измерения среднего радиуса метеллических капель в двухфазных пото. ках по ослаблению проходящего через ие го монохроматического света, о т л и— ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью измерения среднего размера капель с безрвзмерным радиусом P >, 1 и козффициентом отражения R, близким к единице, дополнительно измеряют массовый расход капель и rasa, а рвсчет ведут по формуле Иги < з о,„Сп где — интенсивность прошедшего света;" д — интенсивность падающего caera;
- средний рвдиус частиц;
Й вЂ” масса металла в единице объема;
- длина проевечиваемого участка;
/ — плотность металла, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Саетанов Г. А. Сверхзвуковые двухфазные течения, Минск, 1972.
2. Шифрин.К. С., Роликов В. И. Определение спектра капель методом малых углов, М., Издательство AH СССР, 1960.
3. Саетанов Г. A. Сверхзвуковые двухфжные течения, Минск, 1972.
Составитель В. Вощанкин редактор Павлов Техред М. Келемещ Корректор Г. Назарова
Заказ 9&31/60 Тираж 1019 Подписное
ЦНИИПИ Государственного- комитета СССР по делвм изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4
