Устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания Советский патент 1984 года по МПК G01N7/00 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пробоотборники выполнены в виде капиллярной трубки с кожухом и термопарой, размещенной на поверхности трубки.

причем выход трубки размещен на боковой поверхности кожуха со стороны дренажного трубопровода.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ ОБЪЕМНОГО ПАРОСОДЕРЖАНИЯ, включающее криостат, снабженный системой заправки жидкостью. распылителем газа в жидкости, дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дренажным трубопроводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки на криогенных жидкостях за счет исключения массовых превращений в полости датчика, оно снабжено установленным между распылителем и входным патрубком датчика смесителем, выполненным в виде полого цилиндра с отверЬти-ями на боковой поверхности, сообщающими внутреннюю полость цилиндра с крио статом, пробоотборниками, установленными на входе и выходе датчика, и размешенными последовательно на дренажном трубопроводе испарителем, измерителем расхода паро(Л газовой смеси и пробоотборником. со 00 оо

Изобретение относится к области, связанной с градуировкой средств измерения парогазосодержания в потоках низкокипящих жидкостей и может быть использовано в химической, авиационной, нефтегазовой промышленностях при обработке лопаточных (центробежных, осевых) насосов. Известно, что лопаточные насосы, перекачивающие низкокипящие (криогенные) жидкости, изменяют свои характеристики при наличии газовых или паровых включений в потоке жидкости. Поэтому при испытаниях насосов измеряется объемное паросодержание на его входе и характеристики насоса снимаются при фиксированных величинах паросодержания или определяются зависимости основных параметров насоса от значения объемного содержания пара или газа. Датчики объемного паросодержания, применяемые при испытаниях, проходят предварительную градуировку.. Известно устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, содержащее датчик с регистрирующей аппаратурой и твердые наполнители различных размеров для имитации жидкой фазы 1. Однако такое устройство не позволяет имитировать реальную картину течения двухфазного потока, так как наполнители и воздух (ha3) в полости датчика неподвижны. Известно также устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, включающее криостат, снабженный сие темой заправки жидкостью, распылителем газа в жидкости, дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дренажным трубопроводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратуру 2. Однако это устройство обладает тем недостатком, что за счет массовых превращений в полости датчика (испарение жидкости в пузыри неконденсирующегося при температуре жидкости, на которой проводят градуировку газа, например, гелия) и за счет изменения скорости парогазовой смеси по длине датчика погрешность тарировки увеличивается. Это увеличение за счет указанных факторов может достигать 4-16% в зависимости от величины объемного паросодержания. Целью изобретения является повыщение точности градуировки на криогенных жидкостях за счет исключения массовых превращений в полости датчика. Поставленная цель достигается тем, что устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, включающее криостат, снабженный системой заправки жидкостью, распылителем в жидкости дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дренажным трубопроводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратуру, снабжено установленным между распылителем и входным патрубком датчика смесителем, выполненным в виде полого цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, сообщающими в;нутреннюю полость цилиндра с криостатом, пробоотборниками, установленными на входе и выходе датчика, и размещенными последовательно на дренажном трубопроводе испарителем, измерителем расхода парогазовой смеси и пробоотборником. При этом пробоотборники выполнены в виде капиллярной трубки с кожухом и термопарой, размещенной на поверхности труб ки, причем выход трубки размещен на боковой поверхности кожуха со стороны дренажного трубопровода. На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, в которых установлены пробоотборники. /Устройство включает криостат 1 с вакуумным кожухом 2 и смотровыми окнами 3-. Криостат 1 снабжен системой заправки жидкостью, включающей трубопровод 4 и клапан 5. Заправка осуществляется, например, от передвижной емкости (на фиг. 1 не показано). В нижней части криостата 1 установлен распылитель 6 газа, представляющий собой перфорированный диск с равномерно распределенными по площади отверстиями малого диаметра, который через теплообменник 7, и трубопровод 8 с клапаном 9 и регулятором 10, связан с источником 11 неконденсирующегося при температуре рабочей жидкости газа, например, гелия. Криостат 1 снабжен дренажными трубопроводами 12 и 13 с клапанами 14 и 15 для сбора давления из полостей криос-тата и датчика объемного паросодержания соответственно. Датчик 16 объемного паросодержания, например, резонансно-емкостной установлен в центре криостата 1 и сообщен входным патрубком 17 с распылителем 6, выходным 18 - с дренажным трубопроводом 13. Устройство имеет измеритель перепада давления 19, представляющий собой дифференциальный манометр и предназначенный для измерения перепада по высоте датчика 16 объемного паросодержания в момент вдува неконденсирующегося газа. Отборы давления на измеритель 19 выполнены на выходе и входе датчика 16. В верхней части измеритель 19 сообщен с газовой подущкой криостата 1. Датчик 16 через герморазъем соединен с регистрирующей аппаратурой 20. Между распылителем 6 и входным патрубком 17 датчика 16 установлен смеситель 21 с отверстиями 22 на боковой поверхности. Этими ,отверстиями смеситель 21 сообщается с жидкостной полостью криостата 1. Эксперименты, выполненны авторами, показали, что диаметр отверстий 22, определяется выражениемd (l,8 + 2,5),где о - поверхностное натяжение; РЖ РР - плотности жидкости и газа соответственно;4 - ускорение свободного падения. При диаметрах отверстия 22 меньших нижнего предела, определяемого из выражения (1), подпитка полости датчика 16 жидкостью из криостата 1 недостаточна изза капиллярных явлений, а при значениях диаметра отверстий 22 больших верхнего предела увеличивается вероятность прохода неконденсирующего газа в полость кри остата, что отрицательно сказывается на определении расхода газа и, в конечном счете, на точность градуировки датчика объемного паросодержания 16. На входе и выходе датчика 16 и в дренажном трубопроводе 13 из полости датчика установлены пробоотборники 23, а в дренажном трубопроводе 13, кроме того испаритель 24, датчик 25 расхода, датчик 26 давления и датчик 27 температуры. Пробоотборники (фиг. 2) представляют из себя капиллярную трубу 28, заключенную в коаксиальный кожух 29. Один конец 30 трубки сообщен с полостью датчика 16, причем капиллярное отверстие расположено на боковой поверхности кожуха 29 по направлению движения неконденсирующегося газа, а другой 31 через клапаны 32, 33, емкость 34 с измерителем 35 концентрации (хроматограф). Через кожух 29 прокачи вается теплоноситель (азот, пар) с расходом, который обеспечивает разогрев капиллярной трубки 28 до температуры кризиса пленочного кипения (при этом капли не могут попасть в пробоотборник, они «отскакивают от горячей поверхности). Температура поверхности контролируется термопарой 36. Работа устройства для градуировки датчика объемного паросодержания осуществляется следующим образом. Криостат 1 заполняется через трубопровод 4 криогенной жидкостью примерно на 0,75 объема для того, чтобы уровень жидкости над выходным патрубком 18 датчика 16 находился на расстоянии 50-60 мм, свободная часть объема криостата 1 предназначена для газовой подущки при надуве криостата 1. При заполнении криостата 1 одновременно наполняется и полость дат-, чика 16 через отверстия 22 смесителя 21. Образующийся при охлаждении конструкции пар отводится через дренажные трубопроводы 12 и 13. После заполнения жидкостью криостата 1 и датчика 16 клапаны 14 и 15 закрываются. Через клапан 37 криостат наддувается на необходимое (заданное программой) давление. На/шув производится с целью исключения кипения жидкости в полости криостата и датчика. Через окна 3 проводится наблюдение за составом среды с криостате 1. В случае отсутствия кипения снимается реперная точка, соответствующая нулевому объему паросодержанию. При сливе жидкости на холодном датчике 16 снимается вторая реперная точка соответствующая стопроцентному объемному паросодержанию, при этом уровень жидкости криостата I должен быть ниже входного патрубка 17 датчика 16 (контроль визуально). Промежуточные точки снимаются после заправки криостата 1 при открытии клапана 9 и подаче через распылитель 6,смеситель 21 и далее в полость датчика 16 неконденсирующегося при температуре рабочей жидкости газа. При этом в полости датчика образуется двухфазная среда. Парогазовая фаза возникающая за счет испарения рабочей жидкости в пузыри вдуваемого газа двигается вверх в полости датчика. Для предложенного устройства У h (Рг- Ро)- g Cpr--pnr)(J-H-Pn.-Unr-ALro Величины Unr и д Unr определяются по результатам измерений концентрации неконденсирующегося газа на входе и выходе датчика 16 и в дренажном трубопроводе 13. Эти измерения проводятся с помощью пробоотборника 23, связанных с измерителем концентрации 35 (хроматографом) . Отбор проб осуществляется в еле