Способ определения гидродинамической обстановки в ограниченном объеме Советский патент 1988 года по МПК G01P5/20 F17C3/00 

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению, преимущественно к криогенному, и может быть использовано при исследовании и контроле параметров гидродинамической обстановки в резервуарах и хранилищах при различных режимах работы.

В современных жидкостных хранилищах, в том числе криогенных, под действием внешних возмущений, например вынужденных колебаний при транспортировке, теплопритоков из окружающей среды и т.п., внутри ограниченного объема имеют место различные токи жидкости, обусловливающие процессы испарения, накопления загрязнений на стенках объема, уноса загрязнений в паровую фазу и т.п.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повьпиение достоверности измерений.

На фиг. 1 и 2 изображена зависимость между скоростями W витания частиц, соответствующих скоростям движения жидкости, и значениями 1/W, вследствие чего площадь каждого сектора соответствует вероятности появления скорости витания в данном диапазоне скоростей, для воды и кварцевого песка с плотностью 2650 кг/м , на фиг. 3 и А - то же, для воды и кварцевого песка с плотностью 2580 кг/м ; на фиг. 5 и 6 - то же, для жидкого азота и кварцевого песка с плотностью 2580 кг/м .

Способ осуществляется следующим образом.

Зная осредненные параметры ишдкос- ти в рабочем режиме, такие как плотность f, динамическая вязкость у- , задаваясь максимально возможной скоростью движения жидкости W выбирают инородный материал таким, чт.обы jit /ic функция распределения частиц материала по скоростям витания y(W) в условиях рабочего режима соответствовала выражению W W,

/ y(W)dW

.WM«H... .. Ь

fffta nc

f y(W)dW fлnн что соответствует условию оседания

крупных фракций в рабочем режиме, т.е. М|.а..3ная, что ограни- ченньй объем заполняют жидкостью

п минут, дозирование инородного материала осуществляют на (п/3)-й и (2п/3)-й минутах. Переводят ограни ченный объем в рабочий режим и отбирают пробу жидкости с дна объема, испаряют жидкость, анализируя частицы, получают функцию распределения частиц материала по скоростям вита0 ния д Yg(W), при этом соблкдая

а kc

D /Yj(W) 1, что позволяет исклюхХ п

ч

чить из рассмотрения частицы, осевшие на боковых стенках ограниченного 5 объема.

Аналогично отбирают пробу движущейся жидкости i; получают У„ У„(у)

С - .

0

соблюдая

, ж WuK

D - /Y(W) 1,

.

получают путем дифференцирования clD(W)

Y(W)

dW

Пример 1. Исследуют замкну- тьй объем, заполняемый водой, при ос- редненных параметрах в рабочем режиме Y, 1000 кг/м , динамическая вязкость 0,001005 Па-с. Максимальная

скорость движения жидкости принимается W м/с..В качестве инородного материала выбирают кварцевый песок с плотностью 2650 кг/м. При

5

этом скорость витания крупных фракций W iift- 610 м/с, минимальная

скорость витания W,, - 2 К) м/с. Заполнение объема происходит в течение 15 мин, дозирование инородного материала осуществляют на S-i i и 10-й ми- 0 нутах.

Переводят ограниченный объем в рабочий режим (вьио жденные колебания) , Отбирают пробу жидкости с дна объема

5 получают гранулометрическш) состав (фиг. 1). Отбирают проОу движущейся жидкости, находят К по (фракции 2 - 5-10 м/с и строят преобразованный гранулометрический состав ((})иг. 1,

,, штриховка). Очевидно, что (}факции крупнее W 6-10 м/с и движущейся жидкости отсутствуют и условие W,, выполняется, а гЬрпкции мельче 510 м/с присутствуют пи.пностью и определение К достоверис;, и ,ич 5 х X 10 м/с. После преоОрлч панпй получают функцию плотн(сти рсК п;чеделену я скоростей движения в i.i -panii4CHnoM объеме (фиг. 2)..

1392511

Пример 2. Исследуют замкнутый прозрачньп объем, заполненный водой. Осредненные параметры в раСо- чем режиме слеяующяе: плoтF ocть f - 1000 кг/м , динамическая иязкость 0,001005 Па С. Максимальная скорость движения жидкости не превышает величину мо.1 1-10 м/с. В качестве инородного материала выбирают кварцевый песок с плотностью 2580 кг/ь; . При этом максимальная скорость вига:j

/.

ния крупных фракшш W.-- 4-10 м/с минимальная скорость витакия М,„,, 1,7-10 м/с. Заполнение объема происходит в течение 6 мин, дозирование инородного материала осуществляют на 2-й и А-й инутах.

Переводят огранименнЕ-.ш объем н рабочий режим (ьыяужд .-нны колебания) Отбирают проОу ЖИДКОС1, с дна объема и посиз ее испарения йпределяют гранулометрический сост.IB инородного материала (распределение члстиц по скоростям витания), (фиг. 3). Отбирают пробу движущейся в объеме жидкости и также определяют гранулометрический состав инородного матер .гяла Находят величину К любым методом, позволяющем представить rpanyjiOMeT- рический состав в пробе движущейся жидкости в виде доли и -ходного гранулометрического состава (проба с дна объема). Находят К ;о наименьшей Фракции ( ,7-3) 10 м/с и строят преобра- зованньм гранулометрический сг.став (фиг. 1, штриховка). Очевидно, что фракции крупнее W . 1 м/с з дви- (.ущейся жидкости отсутствуют и условие WMUKC - W ц. выполняется. Фракции мельче 5.10 м/с присутстзуют полностью, и, следовательно, определение К достоверно.

После преобразований получают функ Ц1 ,ю плотности распредел. ;иия скоростей движения в ограниче июм объеме (фиг.4 где представлен); также резу.мьтаты измерений, полученных в том же эксперименте известным способом - методом меток).

Пример 3. Исследу от замкну- TbDi объем, заполнен: ый жидким азотом Осредненные параг-1етры в рабочем режиме следующие: плотность j 802,4 кг/м динамическая вязкость 1 44 Ю Па-с. Максимальная скорость движения жидкости не превмиас т величину 1 -10 м/с. В качестве инородного материала выГн .рают кварцевый песок

-

с НЛО liocTiib. j . 2580 кг/х . При лтом максимальная скорость г итания крупных чфракций W,aj. 1-10 м/с, ми,- нимальиая скорость витания W 10 м/с. Заполнение объема происходит в течение 27 мин, дозирование инородного материала осуществляют на 9-й и 18-й минутах.

10 Переводя огран11чечный объем в рабочий режим (вынужденные колебания) . Отбирают пробу жидкости с дна объема и после ее испарения опреде- л;1:от грлиуломе1рический состав ино15 роднс.то материала (фиг. 5). Отбирают пробу-движущейся з объеме жидкости i: также определяют гранулометрический состав инородного материала. Находят величину К по наименьшей фракции .20 (7-10) 10 м/с и строят преобразован- ньп гранулометрический состав (фиг.З, штриховка). После преобразований получают функцдш плотности распред.е- ления скоростей движения в ограничен25 ном объеме (фиг. 6, где пунктиром для сравнения представлены также результаты измерений, пол -ченнььх в том же эксперименте после прекращения коле- Оаний, т.е. в режиме постоянного теп30 лопритока).

Равномерное дозирование порциями частиц инородного материала в верхнюю часть ограниченного объема при одновременном его заполнении жидкоеоц тью позволяет равномерно распределить частицы по всему объему, предотвратить их прежд.евременное оседание и расслоение по фракциям в объеме, а дозкропаниё материала порциями по

Q крайней мере дважды исключает полный вынес частиц на стенки объема.

После перевода ограниченного объема в рабочий режим в результате того, что частицы инородного материала по45 лидисперсны, обладают постоянным фа- зовым Составом и плотностью, большей плотиост жидкости в ограниченном объеме, начинается процесс оседания частиц на дно объема. При этом круп5Q ные фракции частиц, обладающие скоростью оседания, большей максимальной скорости движения Ж1одкости в объеме, полностью осаждаются на дно объема. , Частицы, обладающие менычей скоростью

55 оседания, чем минимальная скорость дв1-гжения жидкости в объеме, остаются во взвешенном состоя1;1)И ( вычетом частиц, осадившихся на стенках объема за счет сил адгезии. Остальные

2 чо

-..

-).

; 2 3 5 6 ю

30 60 т 300 600 woo

Фиг.1

bzn.

-

то 6000

Изобретение относится к химическому и криогенному м ипиностроению и предназначено для контроля гидродинамических параметров в разервуарах при различных режимах работы. Цель изобретения - расширение технических возможностей и повьюение достоверности измерений. Способ включает заполнение ограниченного объема с дозировкой частиц различного .гранулометрического состава и плотности в объем, затем отбирают две пробы: одну непосредственно в объеме, другую - у дна, пробы испаряют, а гидродинамическую обстановку определяют по гранулометрическому анализу и его математической обработке. Кроме того, в качестве инородного используют полидисперсный материал постоянного фазового состава с плотностью, большей, чем плотность жидкости в ограниченном объеме, а размер частиц крупных фракций инородного полидисперсного материала выбирают таким, чтобы скорость их оседания превышала максимальную скорость движения жидкости в ограниченном объеме, частицы инородного материала в период заполнения ограниченного объема жидкостью дозируют порциями не менее двуу раз. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. сл

, i , ... - 2 j у.Ю,М/С

сриг.З 3

xft s

Ю fc

ю 30 60 ю 300 600 io

Ф//г.

Ннтер8ал з на чений полу ченны методом меток

(прототип)

. /

7 Ю

30 60 10

Фиг. 5

J.

W /o/M/c

Режиг I ,x т плопритока

Ю

30 60 Ю 300 600 Ю Фиг. 6

300 600 Ю ЗПОО 6000 W W,

300 Ю