Способ измерения структуры двухфазного потока по длине трубы

 

1 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА ПО ДЛИНЕ ТРУБЫ, заключающийсяв подводе к трубе теплового потока, отборе двухфазной пробы на выходе из трубы, разделения отобранной пробы на жидкостнзто и паровзда составляющие, построение зависимости расхода жидкости от расхода пара, определении на основе этой зависимости количества жидкости в пристенной пленке на выходе трубы, изменении длины участка подвода теплового потока и повторном отборе двухфазной пробы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения структуры двухфазного потока в трубах с неравномерным профилем теплового потока по длине трубы, дополнительно подводят к трубе с.постоянным сечением .тепловой поток с неравномерным профилем , отбирают двухфазную пробу на выходе трубы, изменяют длину подвода неравномерного теплового потока на шаг д2, устанавливают неравномерньй профиль теплового потока на изменённой длине,определяемый из условия q(Z) idem, где q(Z) - первоначальное распределение теплового потока по длине трубы; - длинд трубы; uZ - шаг измерений; ,1,2...- число измерений. I Повторяют весь цикл измерений и получают искомую величину. W 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что неравномерный с профиль теплового потока устанавливают с помощью шунтирования отдельных участков трубы. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а юсо щ ий с я тем, что неравномерный . СП профиль тегшового потока устанавли вают с помощью питания отдельных о участков трубы от различных источнию ков тока. О) 4. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что неравномерный профиль теплового потока, устанавливают с помощью косвенных источников обогрева.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09> <В (51) 4 G 01 N 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2967450/18-25 (22) 17.07.80 (46) 07.12.86. Бюл. N - 45 (72) Э.А. Болтенко и P.Ñ. Пометько (53) 536.42(088.8) (56) Дж. Хьюитт и Н. Холл-Тэйлор.

Кольцевые двухфазные течения. M;:

Энергия, 1974, с. 376.

Болтенко Э.А., Пашичев В.В., Песков О.Л. и Пометько P.Î. Распределение жидкости между ядром потока и пленкой при дисперсно-кольцевом режиме течения фреона в трубе. Препринт

ФЭИ-804, Обнинск, 1978. (54)(57) 1.СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРЫ

ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА ПО ДЛИНЕ ТРУБЫ, заключающийся:в подводе к трубе теплового потока, отборе двухфазной пробы на выходе из трубы, разделения отобранной пробы на жидкостную и паровую составляющие, построение зависимости расхода жидкости от расхода пара, определении на основе этой зависимости количества жидкости в пристенной пленке на выходе трубы, изменении длины участка подвода теплового потока и повторном:отборе двухфазной пробы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения структуры двухфазного потока в трубах с неравномерным профилем теплового потока по длине трубы, дополнительно подводят к трубе с.постоянным сечением ,тепловой поток с неравномерным профилем, отбирают двухфазную пробу на выходе трубы, изменяют длину подвода неравномерного теплового потока на шаг а2, устанавливают неравно-. мерный профиль теплового потока на измененной длине, определяемый из условия q(Z) % " = idem, где q(Z) — первоначальное распределение теплового потока по длине трубы;

2 — длина трубь1; ьŠ— шаг измерений; п=0,1,2... — число измерений.

Повторяют весь цикл измерений и получают искомую величину.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что неравномерный профиль теплового потока устанавливают с помощью шунтирования отдельных участков трубы.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что неравномерный . профиль теплового потока устанавливают с помощью питания отдельных участков трубы от различных источников тока.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ.и и с я тем, что неравномерный профиль теплового потока устанавливают с помощью косвенных источников обогрева.

Изобретение относится к области теплофизических исследований, в част30

Известны способы измерения локальных характеристик двухфазного потока, ные характеристики: мгновенную толщину пленки, размер капель, переносимых 40 го потока,в частности расхода жидкости в пристенной пленке и ядре, достаточно сложно, по6кольку требует интегрирования локальных характеристик, которые зависят от большого количества переменных, трудноподдающихся обобности к способам исследования структуры двухфазного потока в парогенерирующих каналах в режиме дисперснокольцевого течения..

В широкой области параметров кризис теплоотдачи происходит в области дисперсно-кольцевого режима течения.

Дисперсно-кольцевой режим характеризуется наличием пристенной жидкой пленки, текущей по обогреваемой поверхности, и,парового ядра, переносящего капли жидкости. Попытки полного описания течения двухфазного потока наталкиваются на ряд трудностей, связанных как с недостатком сведений о массо-обменных процессах в этой области, так и с неполной разработанностью математического аппарата для описания движения и теплопереноса в двухфазных средах. Необходимую информацию для расчета характеристик двухфазного потока можно получить путем использования интегральных характеристик потока, таких как расход жидкости в пристенной пленке и в ядре потока, расход нара, основанные, например, на измерении электропроводимости жидкости и пара, В качестве датчиков обычно используются- -,севозможные электропроводящие зонды. Использование этих методов позволяет получить различные локальпаровым ядром, и т.п. Получение интегральных характеристик двухфазнощению. Кроме того, датчики для измерения локальных характеристик недостаточно надежны и вносят возмущение в измеряемый поток, что приводит к неконтролируемым погрешностям при измерении.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения структуры двухфазного потока камерой отбора, установленной

957626 2 на выходе из трубы. Камера отбора представляет собой либо кольцевую щель, через которую отсасывается двухфазная проба, либо пористую вставку. Измерение, например, расхо1да .жидкости в пристенной пленке осуществляется следующим образом. Отбирается двухфазная проба камерой, установленной на выходе канала, заf0 тем тем или иным способом двухфазная проба"разделяется на жидкостную и паровую составляющие. Изменяя перепад давлений .в сечении отбора, получают ряд проб с различным содержа15 нием жидкости и нара. На основе измерений строится график С (С„), из которого определяется область инвариантности расхода отбираемой жидкости

С и расхода пара G„.. Экстраполируя

20 зту область до пересечения с осью ординат, определяют расход жидкости в пристенной пленке С„ . Если необходимо провести измерение по длине трубы, передвигают нижний токопод25 вод по направлению движения теплоносителя и проводят измерение камерой, установленной на выходе, нижеописанным способом. Обычно такие измерения выполняют на трубах с равномерным тепловыделением по длине, поскольку в этом случае передвижение камеры отбора в направлении против движения теплоносителя эквивалентно перемещению нижнего токоподвода по направлению движения теплоносителя.

Для создания физически обоснованных моделей кризиса теплоотдачи в области дисперсно-кольцевого течения необходимы данные по распределению жидкости между ядром потока и пристенной пленой в трубах с неравномерным тепловыделением по длине. Такие данные отсутствуют, поскольку измерение структуры по длине канала с неравномерным тепловыделением наталкивается на ряд трудностей. Обычно неравномерное тепловыделение в экс- . периментальных условиях создается путем пропускания тока через трубу .с переменным сечением, соответствующим определенному типу неравномерного тепловыделения. В этом случае измерение структуры потока камерой, установленной на выходе, принципиаль.

55 но невозможно ввиду неэквивалентности перемещения нижнего токоподвода по направлению движения теплоносителя и камеры отбора, установленной на выходе, против движения теплоносителя (при перемещении нижнего токоподвода по направлению движения теплоносителя меняется градиент теплового

q потока по длине трубы Z).

Целью изобретения является повышение точности измерения структуры двухфазного потока в трубах с неравномерным профилем теплового потока по длине. 10

Цель достигается тем, что по способу измерения структуры двухфазного потока по длине трубы, заключающемуся в подводе к трубе теплового потока, отборе двухфазной пробы на выходе 1 из трубы, разделения отобранной пробы на жидкостную и паровую составляющие, построении зависимости расхода жидкости от расхода пара, определении на основе этой зависимос20 ти количества жидкости в пристенной пленке на выходе трубы, изменении . длины участка подвода теплового потокаи повторном отборе двухфазной пробы, дополнительно подводят к тру- 5 бе с постоянным сечением тепловой поток с неравномерным профилем, отбирают двухфазную пробу на выходе из трубы, изменяют длину подвода неравномерного теплового потока на шаг

30 аЕ, устанавливают неравномерный профиль теплового потока на измененной длине, определяемый из условия

q(Z)j = idem, rpe q(Z) — первоначальное распределение теплового потока по длине трубы;

0 — длина трубы; йŠ— шаг измерений;

n=0,1,2... — число измерений, повторяют весь цикл измерений и получают искомую величину.

Установление неравномерного профиля теплового потока достигается либо путем шунтирования отдельных участков трубы от различных источников тока, либо с помощью косвенных источников обогрева.

На фиг. 1 показана труба с постоянным сечением и равномерным тепловыделением по длине; на фиг. 2— труба с переменным сечением и неравномерным тепловыделением..Измерение структуры двухфазного потока камерой, установленной на выходе, невозможно.

3 957626 4

На фиг. 3 изображена труба с постоянным сечением, неравномерное тепловыделение создается при помощи питания от трех независимых источников. Измерение камерой, установленной на выходе, возможно. 1,2,3,4— токоподводы..

Рассмотрим подробнее способы исследования структуры двухфазного потока.

Пусть необходимо измерить структуру двухфазного потока на трубе с неравномерным тепловыделением (фиг.2) .

Обычно неравномерное тепловыделение. достигается путем пропускания тока от источника питания через трубу со специально спрофилированным сечением. Измерение. структуры двухфазного потока камерой, устанбвленной на выходе, в таком случае невозможно ввиду неэквивалентности перемещения нижнего токоподвода по направлению движения теплоносителя и камеры против движения теплоносителя. Перемеение камеры против движения теплоноителя (для осуществления измерения расхода жидкости в пристенной пленке) требует. удаления части трубы и последующей приварки камеры в сечение трубы, где проводится измерение.

Зто в значительной степени удорожает стоимость эксперимента и требует значительного количества времени для получения одной экспериментальной точки.

По предложенному способу берется труба с постоянным сечением. Устанавливает неравномерный профиль теплового потока, например, при помощи трех отдельных источников тока. Измерения проводят следующим образом. Задают.. необходимые режимные параметры: температуру теплоносителя на входе, расход, уровни тепловых потоков q, g» q> . Проводят измерение расхода пристенной пленки С„ . Затем перемещают токоподводы 1-3 на величину 6Z и устанавливают на трубе.неравномерный профиль теплового потока, соответствующий профилю, который устанавливался бы.на трубе при перемещении камеры на расстояние LZ против движения теплоносителя. После проведения измерения перемещают токопроводы i-3, устанавливают новый профиль теплового потока и проводят измерение.

957626

Юмера отЯра й(од men иосителя

Камера отбора

Сечение трубы

Корректор И. Муска

Заказ 6590/1 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вход menn . носителя вход тайлой{ си/УИЛЯ

Редактор Ж. Рожкова Техред B.Кадар

/Юпитера

umbapcr

Сечение трубы