Датчик толщины жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрой ствам для измерения и исследования динамики движения взаимодействующих фаз на их поверхности раздела, образуемой пленкой жидкости, движущейся по контактному элементу, и потоком газа в массообменном аппарате , в частности в аппарате с орошаемой насадкой. Цель изобретения - упрощение датчика и расширение его функциональных возможностей. На фиг. 1 схематически изображена конструкция датчика на пр;имер насадки в форме кольца Рашига; на фиг 2 - узел 1 на фиг. 1. Датчик толщины и газосодержания жидкости содержит корпус 1, выполненный в виде полого элемента, например, в форме насадки. Корпус датчика может быть выполнен из материала насадки. В том случае, есл насадка циркулирует в аппарате, материал корпуса датчика подбирается таким образом, чтобы его вес был равен весу насадки при тех же размерах датчика. Внутри корпуса 1 расположен источник теплового излучения, кото рым слзщит изолированный нагреватель 2, подсоединенный к источнику 3 питания. С наружной стороны на корпус последовательно нанесен сло пигмента А, слой 5 термохромного вещества и защитная пленка 6. Слой пигмента 4 наносят каким-либо темн , (например черным) красителем, нерастворимым в термохромном веществе. Этот слой служит для увеличени контрастности изображения. В качестве термохромного вещества могу быть использованы композиции на ос нове холестерических жидких кристаллов, например состав, содержал1и следующие компоненты: производные холестерина, поливиниловый спирт, 2,2,6,6-тетраметил-4-оксиперидин и вода. Состав компонента, содержа щего производные холестерина, под бирается в зависимости от температуры в исследуемом аппарате, тепло физических свойств газа и орошающей жидкости. Например, в установк с температурой газа и орошающей жидкости (воды) 20°С может быть использована композиция из жидкокристаллических веществ следующего 12 состава, %: холестерил олеил карбонат 70j холестерил наноноат 10; холестерил бензоат 20. Цветотемпературный интервал композиции 20-25С. Защитная пленка выполняется из прозрачного полимерного материала, химически инертного к термохромному веществу, и служит для его предохранения от механических повреждений. Температуру газа, подаваемого в аппарат, устанавливают равной температуре жидкости, чтобы исключить теплообмен между газовой и жидкой фазами в процессе исследований. Экспериментально установлено, что температура поверхности датчика должна быть на 2-5 С больше, чем температура среды в аппарате, так как больший перепад температур может привести к возникновению погрешности измерений, связанных с изменением температуры орошающей жидкости вследствие теплопередачи от нагревателя. Датчик работает следующим образом. Предварительно откалиброванные один или несколько датчиков, изго1товленных в виде элементов насадки, помещают в слой насадки. Калибровку датчика осуществляют с целью нахождения функциональной зависимости цветного показателя слоя термохромного вещества 5 от толщины пленки орошающей жидкости. Датчики соединены с источником питания гибким проводом, причем в том случае, если исследуют гидродинамику аппарата с циркулирующей насадкой, длину помещенной в аппарат части провода устанавливают такой, чтобы датчик мог свободно перемещаться по всему объему аппарата. Посредством нагревателя 2 температуру поверхности датчика устанавливают на большей, чем температура среды в аппарате. При наличии на поверхности датчика пленки орошающей жидкости происходит изменение цвета его поверхности, причем вследствие различной интенсивности теплоотдачи от поверхности датчика к жидкости или к газу определенной толщине пленки соответствует некоторая цветовая характеристика, определяемая длиной волны, которую

отражает слой термохромного вещества 5 по данной температуре.

В результате картина орошения датчика жидкостью наблюдается в виде линий различного цвета, являющихся изображением соответствующих линий одинаковой толщины пленки жидкости.

Получаемое изображение фиксируют с помощью фото- или киноаппаратуры.

ДАТЧИК ТОЛЩИНЫ ЖИДКОСТИ, содержащий выполненный в виде полого элемента корпус, внутри которого размещен источник излучения, о тличающий с я тем, что, с целью упрощения датчика и расширения его функциональных возможностей, источник излучения выполнен в виде изолированного нагревателя, а на наружной поверхности корпуса последовательно нанесены слой пигмента, нерастворимого в термохромном веществе, выполненный из последнего второй слой, покрытый химически инертной к этому слою защитной пленкой. фиг. 1

;%

1

1

фиг. 2