Устройство для определения статической составляющей кавитационного запаса потока жидкости и концентрации растворенного в ней газа

 

1 3,„,; 7

Институт ядерной энергетики АН: Белорусской С -

= ==-:- / (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ

СОСТАВЛЯЮЩЕЙ КАВИТАБИОННОГО ЗАПАСА ПОТОКА

ЖИДКОСТИ И KOHUEHTPAIJHH РАСТВОРЕННОГО

В НЕЙ ГАЗА

Изобретение относится к технической физике, в частности к средствам измерения кавитационных характеристик потоков жидкости с растворенным газом..

Известно устройство, включающее трубопровод с анализируемой жидкостью, помещенный в трубопровод датчик с камерами для эталонной и анализируемой жидкостями, дифференциальный манометр, подсоединенный к камерам, соединительные трубки для заливки и слива жидкостей и трубки сброса паровой фазы (1 ).

Однако с помощью данного устройства не удается определить статическую составляющую кавитационного запаса, а изза наличия градиента температур в трубках различные их концы имеюя различную температуру, что существенно влияет на точ ность.

Известно устройство, содержащее горизонтальный трубопровод с анализируе- . мой жидкостью, помещенный в трубопровод датчик с камерами для эталонной и анализируемой жидкостей, дифференци2 . альный манометр, соединенный с этими камерами, дифференпиальный манометр, соединенный с трубопроводом и камерой для анализируемой жидкостй,.трубки с запорными органами для заполнения камер жидкостью и слива ее, трубки сброса паровой фазы, входные конпы которых размещены в верхней части камер (2), Однако в известном устройстве погрешность измерения может быть достаточно большой, особенно при значительном превышении температуры рабочей жидкос- . ти над температурой окружающей среды.

Источником погрешности является паразитный обьем, образуемый участками трубок от.датчика до запорных органов и мембран дифференциальных мвнометров.

Паразитный объем, являющийся продолжением объема датчика и находящийся выше него, заполнен в момент измерения

20 паром жидкости. Поскольку элементы конструкции этого паразитного объема не омываются потоком рабочей жидкости, температура их стенок в значительной,ного в анализируемой жидкости. С целью достижения максимальной идентичности составов жидкости в камере и в потоке обычно образуют очень малый объем паровой фазы в камере (порядка 1% объема

30 камеры) так что паразитный объем может составить существенную часть или даже весь объем паровой фазы в камере, откуда следует, что погрешности измере ния, обусловленные "паразитным объемом„ могут быть очень велики. Указанные погрешности весьма нестабильны вследствие, нестабильности температуры окружающей среды и условий теплообмена с ней "паразит ного объема.

56

3 9686 мере определяется температурой окружающей среды и может быть существенно ниже температуры рабочей жидкости, омы вающей датчик. В,этом случае на стенках паразитного объема имеет место

5 интенсивный процесс KoHaeH lmH пара, связанный с поглощением большого количества тепла, а, следовательно, приводящий к существенному падению темпера туры паровой фазы и давления в ней. В 1g итоге давление в паровой фазе камеры для анализируемой жидкости может . cy° щественно отличаться от давления насыщенного пара жидкости в потоке, и это отличие, выраженное в метрах столба д5 жидкости, является абсолютной погрешностью измерения статической составляющей кавитационного запаса потока жидкости

Вследствие неодинаковости паразитных щ обьемов эталонной -камеры и камеры для анализируемой жидкости эффект "паразитного" объема неодинаков для указаНных камер, что обуславливает погрешность определения концентрации таза, растворен-у5

Кроме того, наличие паразитного объема приводит к увеличению тепловой инерционности устройства, поскольку этот объем прогревается до стационарного состояния значительно дольше, чем сам датчик, ибо этот прогрев осуществляется за счет конденсации пара на,стенках объема, т.е. процесса, гораздо менее интенсивного, чем процесс теплообмена датчика с омывающей его жидкостью, затем этот прогрев вторичен по отношению к прогреву датчика, т.е. сначала должен прогреться датчик, а уже затем от пара в нем прогревается паразитный объем.

Бель изобретения — повышение точности определения за счет устранения влияния температуры частей соединитель ных трубок, не омываемых исследуемым

97 4 потоком, на температуру паровой фазы в датчике.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем трубопровод с анализируемой жидкостью, помещенный в трубопровод датчик с каме.рами для эталонной и анализируемой жид» костей, дифманометр, подсоединенный к камерам, дифманометр, соединенный с трубопроводом и камерой для анализируемой жидкости, соединительные трубки для заливки и слива жидкостей и трубки сброса паровой фазы, входные концы которых размещены в верхней части камер, все трубки сброса и трубки для залива

H слива подключены к камерам и трубопроводу с анализируемой жидкостью в нижней

ИХ частИ.

При этом входной конец трубок сброса паровой фазы имеет выточку с проходным сечением, равным площади поперечного сечения трубки, или загнут под. угпоае 90 > имеет длину равную радиусу о изгиба от оси трубки и расположен вдоль оси камеры.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2— входной конец трубок сброса паровой фазы с выточкой; на фиг. 3 - то; же, L загнутым концом.

Устройство содержит трубопровод 1 с анализируемой жидкостью, помещенный в трубопровод датчик 2 с камерой 3 для эталонной жидкости и такой же камерой

4 для анализируемой жидкости, дифференциальный манометр 5, соединенный с этими камерами, дифференциальный манометр

6, соединенный с трубопроводом 1 и камерой 4 для анализируемой жидкости, трубок заправки 7, дренажа 8 и сброса газовой фазы 9, запорные органы 10 18.

Входное отверстие трубки 9 сброса газовой фазы расположено в самой верхней точке каждой камеры, Конечный участок трубки сброса 9 га зовой фазы может быть выполнен следующим образом: трубка упирается своим концом в самую верхнюю точку камеры и имеет на этом конце выточку с проходным сечением, равным площади поперечного сечения трубки; трубка упирает ся своим концом в самую верхнюю точку камеры, а на этом конце изогнута под углом 80о, обрезана на расстоянии радиуса изгиба от оси трубки и ориентирова-, на осью изогнутой части вдоль оси камеPb1 „

Устройство работает следующим образом.

97 6 объем не оказывает влияния на давление насыщенного пара в камерах датчика. .Формула изобретения

1. Устройство для определения статической составляющей кавитационного запаса потока жидкости и концентрации раотворенного в ней газа, включающее трубопровод с анализируемой жидкостью, помещенный в трубопровод датчик с камерами для эталонной и анализируемой жидкостей, ди манометр, подсоединенный к камерам, дифманометр, соединенный с трубопроводом и камерой для анализиру емой жидкости, соединительные трубки для заливки и слива жидкостей и трубки сброса паровой фазы, входные концы которых размещены в верхней части камер, отличающееся тем,что,с целью повышения точности определения за счет устранения влияния температуры частей соединительных трубок, не омываемых исследуемым потоком, на температуру паровой фазы в датчике, все трубки сброса и трубки для залива и слива подключены к камерам и трубопроводу с анализируемой жидкостью в нижней их части.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а « ю щ е е с я тем, что. входной конец трубок сброса паровой фазы имеет выточку с проходным сечением, равным площади поперечного сечения трубки.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что входной конеп трубок сброса паровой фазы загнут под углам 90о, имеет- длину, равную радиусу изгиба от оси трубки и расположен вдоль оси камеры.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 808909, кл. G 01 и 7/14, 28.02.81.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ж 2834856/25-06, кл. 6 01 N: 7/14, 11.02.80.

5 ММ

При помощи запорных органов 10 и- .

11 в камеру 3 подают этвлрнную жидкость, которая заполняет камеру снизу вверх, вытесняя газовую подушку и промывая камеру. Затем запорные органы

10 и 11 закрывают и при помощи запорных органов 12 сливают из камеры 3 да зированный объем жидкости, образуя в камере паровую фазу. Анапогично, поль-зуясь сначала эапорными органами 13 и 10

14, а затем 15, заправляют исследуемой ,жидкостью камеру 4. Поскольку объемы камер 3 и 4 одинаковы, и объемы, эаклю ченные между запорными органами 12 и .15, также одинаковы, то и соотношение

При протекании по трубопроводу 1 анализируемой жидкости дифференциальный манометр 6 показывает величину разности давления в потоке исследуемой жидкости и давления ее насыщенного пара в ка- 25 мере 4, т.е. характеризует статическую составляющую кавитационного запаса патока жидкости. Вся паровая фаза скатитьвается в верхней части датчика 2 и, сле довательно, принимает температуру ис- - . Эй следуемой жидкости, омывающей датчик.

Весь паразитный объем знполнен жидкостью, температура которой, вследствие теппообмена с окружающей средой, всегда ниже температуры исследуемой жидкости в потоке и в датчике 2.

При таком расположении горячих и хоподных споев жидкости (горячие вверху, холодные внизу) конвективный теплои массообмен между .ними отсутствует, а имеет место тепло- .и массообмен, лишь по диффузионному механизму, который ничтожно мал. Таким образом, в предлагаемом устройстве параэитный"

968697

Составитель О. Чернуха

Редактор Л. Коссей ТехредЛ.Пекарь Корректор С. Шекмар

Заказ 8156/71 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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