Способ сканирования газожидкостных потоков Советский патент 1984 года по МПК G01N1/22 

00 Oiiik

л ел Изобретение относится к способам подготовки образцов для исследования физических и хиншческих свойств одно-и двухфазных газовых .потоков и может применяться при изучении пуль- саций и неравномерности состава, электрофизических свойств потоков. Известен способ исследования газо . вого потока путем отбора проб через зонд, установленный в газоходе с воз можностью вращения С13 Недостатком известного способа является то, что приемное устройство загромождает поперечное сечение исследуемого потока и отсутствует возможность быстрой перестройки для снятия информации по другим точкам поперечного сечения потока. .Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сканирования газожидкостных потоков, включающий перемещение приемного элемента по окружности с одновременным поступательным движением по прямой С 2 . Недостатком указанного способа является низкая представительность анализов для получения информации о локальных и осредненных значениях .параметров по сечению потока,имеющего нестационарное пространственновременное распределение значений параметров, так как сканирование газово среды осуществляют по цилиндрической поверхности, образуемой винтообразным перемещением приемного элемента Цель изобретения - повышение пред ставительности анализа путем создания возможности автоматического выбо ра необходимой траектории, сканирования . Указанная цель достигается тем, что согласно способу сканирования газожидкостных потоков осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения- и диапазон возвратно-поступательного перемещения приемного, элемента. На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для реализации предлагаемого способа (вид сверху ); на фиг. 2 - устройство с приводом сканирования. Потоки продуктов сгорания,,химически активных и реагирующих смесей двухфазные (газ+жидкие или твердые частицы ) потоки характеризуются различного рода колебаниями параметров в пространстве и времени, К такого рода параметрам относятся состав га за, температура, давление, скорость движения потока, изменяющаяся по величине и направлению, концентрация электронов, сепарация частиц в расширяющихся или сужающихся каналах, локальные изменения коэффициента избытка окислителя. Частично-временной интервал изменения параметров потока и процессов очень широк. Например, время установления химического равновесия колебания от . 10 с, нестационарность переходных процессов регулирования горения , воспламенения, догорания характеризуется временами от 10 до 10 с, время работы энергетических установок колеблется от долей секунд до нескольких суток и более. Линейные размеры области пульсаций, локальных изменений, циркуляции, вихрей в потоках зависят от конкретного типа и габарита энергетического устройства, в котором протекают исследуемые процессы и от природы самого процесса. Исследования подобных потоков производят с помощью диагностических систем, которые должны с высокой скоростью и с высокой степенью точности произвести получение и анализ информации. Способ сканирования осуществляют следующим образом. Приемный элемент 1, совершающий посредством кривошипно-шатунного механизма 2 возвратно-поступательное перемещение в корпусе 3, одновременно вращается по окружности, описывая в плоскости сканирования траекторию, определяемую кратностью , 2, 3,..., п периодов окружного и ра.|Диального сканирования. Устанавливаемый в начальный момент времени базовый период вращения Т„ корпуса 3, выбирают, исходя из ожидаемой среднестатистической частоты колебаний параметров исследуемого потока и необходимого количества измерений за цикл колебания. Количество возвратно-поступательных циклов К, совершае Nbix приемным элементом 1 за период вращения, и, соответственно, базовый период возвратно-поступательного перемещения Т(,, устанавливается передаточным отнесением мультипликатора 4 из необходимой представительности анализа, определяемой количеством точек опроса. Воз вратно-поступательное перемещение приемного элемента 1 описывается уравнением , 1«.1)4-(, при заданных минимальном радиусе сканирования Rpiln величине А диапазона возвратно-поступательного перемещения, является .функцией периода Tf,j Tj|KK времени t . Траектория результирующего перемещения, определяемая в полярных координатах вели чиной полярного радиуса г и углом его поворота Ч, зависит от текущего периода вращения Т , и времени t . Автоматическое регулирование скорости сканирования при увеличении или уменьшении скорости изменения из меряемого параметра осуществляется изменением текущего периода вращения Т;, обеспечивающего сохранение заданной пространственно-временной представительности анализа. Изменение величины измеряемого параметра араметра I ДХ. I .«т °|3а текущий период вращения .... ли оно превышает допустимоевызывает изменение угловой скорости вращения электродвигателя 5 и через приводные валы б и 7-соответственно частоты сканирования. Изменения

2SX

дх,

гран

т. ПО налагаемым на способ условиям, не приводят к изменению скорости сканирования и период вращения оста ется равным T(, con5t . При скорости изменения параметра превышающей минимально допустимое изменение равное. -.zconsi.скорость сканирования возрастает до уровня , , ог раниченного возможностями конструкции применяемого устройства и далее остается постоянной. Методика регулирования скорости сканирования заключается в сравнени значений параметра X; и Х.., , измеренных в момент срабатывания (герко на ) датчика скорости 8, определяюще го значение периода вращения Т. Электрический сигнал, соответствующий взятой по модулю разности значе ний параметра (X ,- -Х- 1(лХ, и приведенный к заданной масштабности подается в электрическую цепь ротора асинхронного электродвигателя 5 с фазным ротором для изменения частоты оборотов. Значения периода вращения и отметки времени внутри него используются для определения текущих координат приемного элемента (| и Ч), определяемых из соотно шений r (,Tn,i,t) (T,.,t) , которые в случае организации окружного и радиального, возвратно-поступа тельного перемещений пЬ закону гармо нического колебания, выражаются в виде г / ALA { 2Т, ( полярные координаты траектории перемещения приемного элемента; минимальный радиус сканирования;диапазон возвратно-поступательного перемещения; период возвратно-поступательного перемещения.; количество возвратнопоступательных циклов за период вращения; период вращения приемного элемента, определяемый решением системы уравнений базовый (максимальный) период вращения; ДХ - величина изменения измеряемого параметра X; con5-t - скорость изменения параметра, не требующая изменения скорости сканирования;j:-:con5t- СКОРОСТЬ изменения пара° м,етра, требующая предельно допустимой частоты сканирования;величина изменения параметра за текущий период; период предельно допустимой частоты вращения Тт,,.То1; порядковый номер периода;время. При анализе потоков, в которых изменения режимов носят кратковременный характер,сканирование осуществляется с минимальной частотой и повышается только во время изменения режима.Это приводит к сокращению энергозатрат на привод сканирующего устройства, увеличению сроков его эксплуатации, значительному уменьшению количества поступающей на обработку информации. Способ позволяет охватывать широкую зону поперечного сечения потока, не загромождая и не внося в него возмущений. Изменением передаточного отношения скоростей возвратно-поступательного и вращательного перемещений регулированием диапазона радиального возвратно-поступательного колебания приемного элемента достигается возможность выбора необходимой траектории сканирования. Регулирование в широких пределах скорости Сканирования обеспечивает заданную представительность анализа при изменении режима течения потока.

СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ, включающий перемещение приемного элемента по окружности с. одновременным поступательным движением по прямой, отличающийся тем, что, с целью повышения представительности анализа путем создания возможности автоматического выбора необходимой траектории сканирования, осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в. плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения и i диапазон возвратно-поступательного . перемещения приемного элемента. сл