Датчик регистрации паровых пузырей вдвухфазном потоке

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

8511

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10.78 (21) 2677839/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 N 15/06

Гесударствеиимй комитет

СССР ! ле делам извбретеиий и вткрытий (53) УДК 543.275..1 (08.8) Опубликовано 30.07.81. Бюллетень №28

Дата опубликования описания 05.08.81 (72) Авторы изобретения

В. Н. Стаценко и А. М. Подсушный

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) ДАТЧИК РЕГИСТРАЦИИ ПАРОВЫХ ПУЗЫРЕЙ

В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ

Изобретение относится к технической физике, а именно к технике исследования двухфазных сред, в частности, при исследовании частоты. генерации паровых пузырей на поверхности нагрева.

Известно устройство для фиксирования образования паровых пузырей с помощью термопары, заложенной в стенку греющей поверхности (1).

В основании быстро растущего парового пузыря существует тонкий слой перегретой жидкости, испаряющийся с большой скоростью. Этим объясняются значительные пульсации температуры поверхности нагрева

У связанные с цикличностью действия паровых пузырей. Сигнал, от термопары поступает на усилитель, затем на шлейфный осциллограф. Пульсации температуры проникают на небольшую глубину, поэтому заделка термопар производится у самой поверхности нагревателя, что связано с определенными техническими трудностями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке, включающий измерительный прибор, выводные провода и помещаемый в исследуемую среду зонд, на чувствительной поверхности которого установлены горячие спаи термопар. Спай термопары может устанавливаться в перегретый слой жидкости нагревателя. В этом случае пульсации термо-ЭДС возникают за счет пульсации температуры жидкости в пристенном слое при отрыве каждого пузыря, так как к месту отрыва пузыря подтекают менее горячие слои жидкости из основного объема. При установке спая тер1Е мопары на некотором расстоянии от греющей поверхности над центром парообразования пульсации термо-ЭДС возникают за счет перегретого слоя жидкости вокруг парового пузыря. В случае исследования парообразования в растворах электролитов (раствор

15 соли) пульсации термо-ЭДС возникают за счет температурной депрессии, т.е. за счет разницы температур жидкости и пара (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно используется для регистрации паровых пузырей только на одиночном центре парообразования, смещение спая термопары от центра парообразования допускается не более половины отрывного диаметра

85!199 парового пузыря. При исследовании процесса парообразования на горизонтальном трубчатом греющем элементе наблюдается большое количество центров парообразования, что затрудняет использование известного датчика. Необходимо установить количество датчиков, соответствующее числу центров парообразования. Каждый датчик снабжается отдельным регистрирующим прибором.

Кроме того, необходимо определить центры генерации паровых пузырей на греющей поверхности, что часто трудно осуществить, 10 особенно в условиях вакуума, когда нет фиксированных центров парообразования.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке. 15

Поставленная цель достигается тем, что в датчике регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке, включающем измерительный. прибор, выводные провода и помещаемый в,исследуемую среду зонд, на чувствительной поверхности которого установле- 2О ны горячие спаи термопар, холодные спаи термопар также установлены на чувствительной поверхности зонда, чередуясь с горячими спаями на расстоянии друг от друга, не превышающем размер парового пузыря.

На чертеже схематически изображен датчик с усилителем и шлейфным осциллографом.

Датчик регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке расположен над грею- 30 щим элементом 1 и представляет собой зонд, на чувствительной поверхности которого установлены несколько последовательно соединенных термопар 2 (например,хромель-копель, на чертеже Х вЂ” хромель, К вЂ” копель), причем количество их зависит от длины rpe- 35 ющего элемента и отрывного диаметра паровых пузырей. Как горячие, так и холодные спаи термопар установлены на чувствительной поверхности, чередуясь друг с другом, на расстоянии, . не превышающем размер парового пузыря. Сигнал от датчика поступает по медным проводам 3 на усилитель 4 постоянного тока, а затем на шлейфный осциллограф 5, Спаи медь-хромель и медь-копель должны быть удалены от греющего элемента, паровые пузыри не должны 45 их касаться, так как на этих спаях возникают иные термо-ЭДС.

Усилитель 4 имеет устройство для компенсации постоянной составляющей сигнала. Если датчик работает в растворе электролита (раствор соли), необходима электрическая изоляция датчика от раствора, чтобы не происходило шунтирования термопар через электролит. Датчик устанавливается спаями вдоль греющего элемента в районе верхней его образующей.

Регистрация генерации паровых пузырей с помощью предлагаемого датчика происходит следующим образом.

Паровые пузыри, зарождаясь на нижней образующей трубчатого греющего элемента, растут и обтекают греющий элемент по боковой поверхности, а затем отрываются в районе верхней образующей греющего элемента. Причем в диапазоне давлений

8 — 100 кПа зарождающиеся на нижней образующей паровые пузыри не имеют фиксированных центров парообразования. Паровой пузырь окружен перегретым слоем жидкости, особенно велик перегрев в верхней части парового пузыря. Касаясь перегретым слоем жидкости спая одной (или нескольких) термопар, паровой пузырь вызывает термоЭДС, которая через усилитель регистрируется на шлейфном осциллографе. В случае, когда одновременно два паровых пузыря касаются термопар, величина термо-ЭДС оказывается в два раза больше. Все остальные спаи остаются при постоянной температуре (температура кипения жидкости) термо-ЭДС не выдают. Датчик фиксирует общее количество образующихся паровых пузырей.

Использование предлагаемого датчика позволяет регистрировать все образующиеся паровые пузыри на горизонтальном трубчатом греющем элементе, имеющем много центров парообразования. Особенно эффективно использование датчика в условиях вакуума, когда на греющем элементе нет фиксированных центров парообразования. Предлагаемый датчик регистрирует парообразование не только на трубчатом греющем элементе, но и на любом другом (например, пластина, торец стержня). При этом условия организации отрыва паровых пузырей должны выполняться таким образом, чтобы пузыри касались хотя бы одного из спаев датчика.

Датчик позволяет также регистрировать генерацию паровых пузырей в непрозрачных средах.

Формула изобретения

Датчик регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке, включающий измерительный прибор, выводные провода и помещаемый в исследуемую среду зонд, на чувствительной поверхности которого установлены горячие спаи термопар, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, холодные спаи термопар также установлены на чувствительной поверхности зонда, чередуясь с горячими спаями на расстоянии друг от друга, не превышающем размер парового пузыря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Moore P. D., Mesler R. В. The measurement of rapiel surface temperature fluctuation during nucleate boiling of water.—

Л. J. Cn; Е. Journal I, 1961, № 4, р. 620.

2. Субботин В. И. и др. Экспериментальное исследование переноса тепла при кипении в условиях свободной конвекции. ЭФИ266, Обнинск, 1971, с. 31 (прототип).

851199

Составитель Ю. Коршунов

Редактор И. Михеева Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетиик

Заказ 6340/59 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4