Устройство для определения локальнойконцентрации капельной взвеси вгазовом потоке

 

Q n И С A те И Е »819629

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ссюз Сааетсиык

Соцналыстыческыа

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 28.03.79(2l) 2743483/18-25 (51)М. Кл.

G 01N 15/02 с присоединением заявки М

Гфсударстеелньа аонатет ссса аа делам мэобретеиий в етламтел (23) Приоритет

Опубликовано 07.04.81. Бюллетень М 13 (531 УДК 632.911. . 2(088.8) Дата опубликования описания 10.04.81

Р. В. Еременко, В. Н. Згуровский, И. В. Рябокобыленко и Н. N. Шуваева

1 (72) Авторы изобретения

Харьковский ордена Ленина политехнический, институт им. B. И. Ленина (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ OHPEQE JIE НИЯ ЛОКАЛ bHOA

КОНЦЕНТРАЦИИ КАПЕ IhHOA ВЗВЕСИ В ГАЗОВОМ

ПОТОКЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исслецовании форсунок и газомаэутных горелочных устройств.

Известно устройство цля определения

5 распределений концентраций жидкости по рациусу факела, содержащее секторный сборник, прецставляющий собой сосуд, разделенный на ряд секторов, устанявли1О ваемых на некотором расстоянии от сопла форсунки соосНо с ним. Жидкость, попавшая в секторные ячейки, собирается, и ее количество определяют взвешиванием или с помощью мерных сосудов.

Концентрацию вычисляют по известной формуле 1.1).

Недостатком устройства является его непригодность цля исслецования гаэомазутных горелочных устройств, так как оно перегораживает значительную часть сечения факела и оказывает влияние на характер распределения капель жидкости в газовом потоке, что ведет к искажению истинного распределения концентраций.

Известно устройство цля определения концентрации капель жидкости в газовом потоке, содержащее корпус в виде трубы с окном, затвор, выполненный с возможностью перемещения вдоль корпуса, и приемный элемент с улавливаюшим слоем f2).

При работе устройства капли попацают на приемный элемент и оставляют отпечатки на улавливаюшем слое. Концентрацию капель опрецеляют путем послецовательного подсчета отпечатков с одинаковым циаметром и обработки результатов подсчета íà Э1 1ВМ.

Нецостатком этого устройства является то, что его нельзя испольэовать для исьслецования капельных потоков с высоким удельным расходом жицкости, а также сильно закрученных капельно-еоэдушных потоков гаэомаэутных горелочных устройств, поскольку в первом случае жицкость заливает приемный элемент и отпечат и сливаются, а во втором происходит искажение формы пслученных отпечатков.

Наиболее близким по технической сущности из известных устройств является устройство аля определения локальнык кондентраций капель жидкости в газовом потоке, содержащее три коаксиально расположенные трубы и приемный элемент, закрепленный на поверхности внутренней трубы под окнами, выполненными в двух других трубах, оана иэ которых установлена с воэможностью перемещения вдоль оси. Приемным элементом является улавливающий слой (оксиь магния), нанесенный на поверхность третьей трубы P3).

Недостатком устройства является невозможность определения локальных концентраций и скоростей по радиусу факела на разных расстояниях от форсунки.

Локальные концентрации определяют состав топливно-воздушной смеси и позволяют вычислить количество тепла, которое может быть выделено в аанном объеме. Локальные скорости определяют качество смесеобразования. бранные об этом параметре необходимы, так как .начальная скорость капель близка к скорости истечения топлива, но при дальнейшем движении на капли воздействует движущаяся газообразная .среда, и скорость капель и карактер .их движения меняется.

Все это влияет на карактер смесеобразования, а следовательно, и на процесс горения.

Недостатком устройства является также то, что при использовании его для исслеаования гаэомазутнык горелочных устройств, в которык жидкость взаимодействует с газовым потоком; значительно снижается достоверность результатов, поскольку отпечатки на улавливающем слое имеют искаженную форму, например

BbIT5lH å для есспедощяия сюъьио зю крученных потоков устройство вообще непригодно, так как отпечатки настолькоискажаются, что получить наглядную картину невозможно. Устройство нельзя использовать также для исследования капельных потоков с высокими уаельными раскодами. К тому же, обработка полученных результатов является длительным и трудоемким процессом.

1leab изобретения «, расширение функциональнык возможностей устройства путем обеспечения возможности измерения локальной концентрации и локальной скорости капель.

Поставленная цель достигается тем, что устройство аля опреаеления локаль"э > — время экспозиции;. — скорость измеряемого потока;

-1-01.

Пластины могут быть изготовлены из

30 обожженного глиняного кирпича.

Установление вышеуказанного съемного экрана наа окном подвижной трубы позволяет выделить локальный объем га/ зожиакостного потока.

Выполнение приемного элемента в виде набора пластин, изготовленных из обожженного глиняного кирпича, позволяет уловить попавшую. на пластины жидкость.

Поскольку глиняный кирпич является гиарофильным материалом, в котором хорошо

40 проявляются капиллярные явления, то попавшая жидкость впитывается и удерживается. Благодаря хорошо развитой капил лярной системе приемнЫй элемент имеет большую удельную емкость и поэтому мо45 жет быть использован для измерений потоков с большими концентрациями жидкостей.

Таким образом, предложенное устройство позволяет исследовать cHnbIIo закру50 ченные потоки,.а также потоки с высокими удельными расходами, поскольку результаты измерений не зависят от размеров и формы капель и скорости потока, а лишь от количества жидкости, впитан55 ной пластинами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - графики распределения локальных концентраций, упель25 Э

0629 4 ной концентрации капельной взвеси в газовом потоке, содержащее три коаксиально расположенные трубы и приемный элемент, закрепленный на поверхности внутренней трубы поа окнами, выполненными в двух другик трубах, одна из которых установлена с возможностью перемещения вдоль оси, снабжено съемным экраном, установленным над окном наружной трубы.

Приемный элемент может быть выполнен из пористого влагоуцерживающего материала.

Для опреаелЕния вышеуказанных характеристик необходимо выделить определенный объем каплевозаушной смеси, в котором будут присутствовать как капли, .движущиеся по криволинейным траекториям, так и прямоавижущиеся капли. Необходимый объем отсекается посредством экрана, установленного на высоте е.)9

Устройство содержит три коаксиальные трубы: трубу 1 с окном 2, трубу 3 с окном 4, трубу 5 с приемным элементом 6.

Съемный экран 7 установлен наа окном

4 трубы 3. На трубе 1 расположено спусковое устройство 8, содержащее, например, пружину 9. Пружина 9 прикреплена к трубе 3. Труба 1 снабжена расположен- О ными на торцах ограничителями 10 движения трубы 3. Между ограничителями

10 натянута струна 11 для направления а в и жени я т рубы 3. П ри емны и элемент 6 расположен поа окном 2 трубы 1 и пред ставляет собой набор пластин иэ капле. уаерживающего пористого материала. Размер экрана 7 соответствует размеру окна

4 и размеру пластины приемного элемен.та 6. Экран 7 установлен на высоте .

Н=К С 4l, гае vg — время экспозиции, которое определяется с помощью счетчика времени или шлейфового осциллографа;

К =1 — 0,1 — коэффициент, зависящий от скорости измеряемого потока и опреаеляе- мый экспериментально.

Устройство работает следующим образом.

Переа началом работы каждую пластину приемного элемента 6 взвешивают и весь набор укрепляют на боковой поверхности трубы 5. Трубу 5 устанавливают в трубу 1 таким образом, что приемный элемент 5 располагается поа окном 2. Пружина 9 находится во взведенном состоянии

9 б

Палее устройство выводят из исследуемого потока. Затем трубу 5 с укрепленным на ее поверхности приемным элементом 6 извлекают из трубы 1. Каждую пластину помещают" в пробирку и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,2 мг.

Определяют количество попавшей на каждую пластину жидкости (Д 5 ). путем сравнения результатов взвешивания до и после работг.

Вычисляют локальную концентрацию капель жидкости в газовом потоке по известной формуле гае gQ - привес жидкости .на кажаой

-й пластине.

По результатам расчета строят график распределения локальных концентра- ций по радиусу факела центробежной форсунки (см. фиг. 2, кривая 1).

Предложенное устройство может быть использовано для опреаеления удельных расхоаов жидкости. Йля этого снимают экран 7 и производят аналогичные операции. Затем для каждой пластины вычисляют удельный расход жидкости по известной формуле

6 » с

Устройство вводят в исследуемый поток, например в факел центробежной форсунки, таким образом, что поверхность экрана 7 перпендикулярна движению пото- 40 ( ка.

Посредством спускового устройства 8 освобождают пружину 9 и труба 3 движется вдоль трубы 1 по направляющей струне

М

11, натянутой между ограничителями 10 движения. При движении трубы 3 экран 7 отсекает из потока локальные обьемы гаэожиакостного потока. Когда окно 4 проходит над окном 2, то на пластины приемного элемента попадают капли жидкости из потока. Поскольку экран препятствует движению потока, то на приемный элемент могут погасть только те капли, которые движутся в поаэкранном пространстве, объем которого V = H F, гае HSS высота установления экрана; Г - площадь пластины приемного элемента. Попавшая жидкость впитывается и удерживается пластинами приемного элемента 6. гае hQ; — привес жидкости на каждой.

1 -й пластине; — время экспозиции;

à — площадь пластины:

K; - коэффициент, определенный . экспериментально и, учитывающий то, что время на экспозицию каждой aocneayioщей пластины несколько отличаются.

По результатам расчета строят график распределения удельных расходов жиакости по радиусу факела (см. фиг. 2, кривая 2) .

К тому же расчетным путем можно определить среднюю скорость капли в выделенном локальном объеме по известной формуле

По результатам расчета строят график распреаеления локальных скоростей по радиусу факела (см. фиг. 2, кривая 3), 819629

С помошью предложенного устройства можно исследовать любое сечение факела, так как результаты измерений не зависят от числа; размера и формы капель, Предложенное устройство позволяет определять параметры капельнык потоков при развитии последних как в свободном пространстве, так и при взаимодействии с прямоточными и закрученными потоками, т. е. возможно исследовать как фор- ц> сукки, так и гаэомазутные горелочные устройства. Все это значительно расширяет функциональные возможности устройства.

Кроме того упрошается обработка полученных результатов.

Устройство просто в исполнении, в эксплуатации и может быть использовано для получения данных, необходимых для анализа сушествуюшик, и при проектировании новых конструкций мазутнык горелочнык устройств промышленных парогенеpBtopoB, цля HBllGQKH мазутных, горелочных устройств, а также для разработки математической модели топливных потоков форсунок.

Изобретение также может быть использовано в технике безопасности при определении концентрации жидкик горючих веществ во взрывоопаснык смесяк, например, в воздуховодах вытяжной системы вентиляции; в химическом производстве для исследования различных процессов и выбора оптимального варианта их раэвития; для определения концентрации к»пель искусственного дождя.

Формула изобретения

1. Устройство для определения локальной концентрации капельной взвеси в газовом потоке, содержащее три коаксиально расположенные трубы и приемный элемент, закрепленный на поверкности внутренней трубы под окнами, выполненными

\ в двух другик трубах, одна из которык установлена с возможностью перемешения aqonb оси, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, под окном наружной трубы установлен съемный экран.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что приемный элемент выполнен из пористогD вла гоудерживаюшего материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дитякин Ю. Ф. и др. Распыливание жидкостей. М., Машиностроение", 1 977, с. 73.

2.Ко гirner z Bed ar ek . Измерение величин и концентрации капель жидкости в газовом потоке, сб. "Агchiurum prOCeSoir с РС 3ania ", 1970,v081, % 3-4, р. 377.

3. Патент Японии М 45-5582, кл. 113-112, опублик. 1970(прототип).

819629

100 110 /РО 1Л7 40 /А 160 170 Од

Составитель О. Алексеева

Редактор С. Титова Техред С.Мигунова Корректор М. Демчик

Заказ 1369/19 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >К-35, Раушскяя наб„д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4