Датчик определения концентрации газа в газожидкостном потоке Советский патент 1990 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использорано при измерении концентрации паровой фазы, истинного объемного паросодержания двухфазной смеси в парогенерирующих каналах различных энергетических установок

Цель из обретения состоит в повы- шении точности определения концентрации газа.

На чертеже представлен общий вид датчика для определения концентрации газа в газожидкостном потоке. Датчик содержит измерительшле электроды 1, служащие для создания электрического поля и соединенные друг с . другом посредством прокладок 2 из . диэлектрика. Компр сационные электроды 3 электр 1чески разъединены изоляционными прокладками 4. Электроды 3 выполнены в виде капилляров, смещены по высоте относительно измерительных, располагаются снаружи коак- сиально по отношению к ним и закрепляются с помощью дистанционирукяцих встазок 5 и кольцевой прокладки 6, выполненных также из электроизоляционного материала и служащих для электрического разделения электродов. Внутренняя поиерхность компенсационных электродов покрыта гидрот фобьым материалом 7 (пленкой из фто- ропласта, а в их боковой поверхности имеются два отверстия 8 для сообщения пространства между измерительными и компенсационными электродями с внешней средой (теплоносителем).

В изобретении созданы такие условия , что в промежутке между измерительными и компенсационными электродами датчика всегда присутствует жидкость, идентичная жидкой фазе в измерительном объеме, следовательно возможно осуществление компенсации изменения электропроводности жидкости вc eдcтвиe изменений температуры и давления в нестационарных условиях и термически неравновесных потоках,

I

Для того, чтобы иметь однофазную жид1сость с теми же свойствами, что и в двухфазном потоке, njcTynaKHsieM на вход в датчик (между измерительными электродами), создан микрообъем между измерительиыми I и компенсационными 3 электродами. Этот обг-ем выполнен в виде коаксиально рг7положенных отгосительйр измеритель ных электродов 1 капилляров электродов 3.

5

0

5

Для того, чтобы коническое тело всегда существовало и выполняло роль жидкого обтекателя, предотвращающего попадание паровых (газовых) пузырей в микрообъем, внутренняя стенка капилляра с внутренней стороны покрЫта падрофобным.материалом, т.е. матери- алсм не смачивающимся теплоносителем. Материал, покрьшающий внутреннюю стенку капилляра, выбирают, исходя из конкретных условий, а именно вида теплоносителя, режимных параметров (температура, давление и т.п.), например тефлон.

Датчик работает следутощим образом.

Датчик помещают в канал, по которому протекает двухфазный поток навстречу потоку. Двухфазная смесь попадает в пространство между измерительными электродами при этом на измерительные электроды подается напряжение частотой 2-30 кГц для предотвращения электрохимических эффектов .К компенсационным электродам для измерения сигнала, соотретствующего жКд- кой фазе двухфазного потока, подводят то же напряжение, что и к измерительным электродам. При помощи компенсационных электродов происхо- дит измерение электропроводности / жидкой фазы, выделение из общего сигнала соответствующего электрической проводимости паровой фазы н определение концентрации паровой фазы, I .

Для того, чтобы сзпцествовало жидкое коническое тело, выполняющее роль обтекателя и предотвращающее попадание паровых (газовых) пузырей 0 в микрообъем, внутренняя стенка капилляра 3 с внутренней стороны покрыта гидрофобным материалом. Жидкое коническое тело будет существовать -всегда в двухфазном потоке, т.е. в 5 потоке, имеющем поверхность раздела (пар - жидкость),- Однако с умень- гоеннем паросодержания высота конического тела имеет тенденщво к уменьшению. Однако в движущемся двух- 0 фазном потоке к эффекту от гидрофоб- ности будет прибавляться гидродинамический эффект, т.е. при обтекании капилляра двухфаэньм потоком разуется коническое жидкое тело, при- 55 чем в этом случае наоборот, при увеличении паросодержания высота конут са будет уменьшаться. Таким образом, эти эффекты будут взаимно дополнять друг друга и позволят создать жид0

5

кое коническое тело при всех режимных параметрах осуществления двухфазного потока.

Со стороны входа потока относи-- тельно измерительных электродов, открытых со стороны смещения и имеющих 1по крайней мере два отверстия -в боковой поверхиости, смещение t измерительных электродов относительно компенсационных выбираются из условий

t,/(

9(

поверхностное натяжение теп-

лоносителя, в котором йроводят измерение; f и плотность жидкости и пара соответственно на линии насыщения, причем .- Данное условие позволяет повысить точность иэ иере- ний концентрации газа в термически неравновесных потоках, расщнрить возможность измерений в таких потоках, дает возможность измерять ис- тннное объемное паросодержание в каналах ядерных знергетических устано- век.

х

j Ю

5

205

Формула изобретения

Датчик определения концентрации газа в газожидкостном потоке, содержащий измерительные и компенсационные электроды, бтличающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения концентрации газа, компенсационные электроды выполнены в эиде коаксиально расположенных относительно измерительных электродов капилляров, покрытых с внутренней стороны гидрофобным материалом, смецен- ных по высоте со стороны входа потока относительно измерительных электродов, открытых со стороны смещения и имеющих, по крайней мере, два отверстия в. боковой поверхности, причем смещение 6 измерительных электродов отиосительно компенсационных выбирается из условия

Г /ПЖГИГ

4(P -FV

где &- поверхностное натяжение теплоносителя, в котором проводится измерение; Р , Я - плотность жидкoctн .и пара на линии насыщения .

ff

Редактор И.Шубина

Составитель Ю.Капустин

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 4342 Тираж 509Подписное

ВНИИШ 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

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении.концентрации паровой фазы, истинного объемного паросодержания двухфазной смеси в парогеиерируюощх каналах различных энергетических установок. 1{елью изоб- ретеиия является повышение точности определения концентрации газа. Датчик определения концентрации газа в газожидкостном потоке содержит измерительные и компенсационные электроды. Компенсационные электроды выполнены в виде коаксиально расположенных относительно измерительных элект родов капилляров, покрытых с внутренней стороны гидрофобным материалом смещенных по высоте относительно из- мери ельных электродов, открытых со , стороны смещения и имеющих по .крайней мере два отверстия в боковых поверхностях, причем смещение измерительных электродов относительно компенсационных выбирают из условия , . f) . где б: - поверхностное натяжение .теплоносителя, в котором проводится измерение; р , р плотность жидкости и пара соответст-- веино на линии йасыцения f р , I ил.