Устройство для измерения порозности кипящих порошкообразных сред Советский патент 1989 года по МПК G01N22/00 

/

:L

г

о о

о о о о

о

Q

о

о о о

о о «

о ч

/с

Изооретение относится к технической физике и быть использовано я химической, энергетической дру- /их отрТОЛЯХ npONfbni ueiniDCTn.

Целью И .юбр(теняя является иоры- тение точности измерений.

На чертежи и.чображено устройство для измерения норозиости киия дих п о р ошг, о об р а 3 нъ1х ср ед..

Устройство содержит источник избы гоч 1О1 О давления (не показан), волновод 1 , устанонлеиньп в стенке агрега тл 2 с. кмиящим слоем введенную открытым 1 Ори 5) в коитро.чируемую полость и (оелинсинуто иротипоположным конном с расходомером 3 газа, нроходной СБЧ--(3)Ильтр 4, л.ругой торец волновода подключен к огиетвителю 5, вход которого соединен с выходом генератора 6 электромагнич ijoro излучения СВЧ-диапазона, а выход - с детектором 7, которого соединен с первыми г.псодами первого умножителя 8 и дели- те.чп 9, второй вход которого соединен герез интегратор 10 с выходом расходомера 3 газа, а выход - с пер- Bf.iM входом второго умножителя 1 1 , pTopoi t вход которого подключен к элем(;иту 12 памяти, при этом выход первого умножителя соединен с ре- глстриг ующим прибором 13, трубку 1 4, со чдинен1ьми источником избыточного даплеиия (не показан).

I j качестве трубки 14 может быт1, г .гпользозана иг пульсная трубка, выход KUTOpofi через проходной СВЧ- фнльтр 4 соединен с дaтчикo перепад давления. В этом случае торец волновода 1 (открытый) необходимо закрыт пористой диэлектрич еской пробкой, проницаемой дпя СВЧ-излучения.

Устройство работает следующим образом.

Геггератором 6 через ответвитель 5 и чолнонод излучается электромагнитные волнп в СВЧ-диапазоне, например., при. 8 г.ъ длине волны, которые пронлжают и контролируемую по- чость кипящей порошкообразной среды. Отражаясь oi посл дней, электромаг- питт ые волны попадают через входной торт волновода 1 в ответвитель 5, .Хизменяюиу й направление движения отраженной волиы, которая попадает на цстектор 7, преобразующий ее мощность в напря кение (ток). Одновремено через раоходоиер 3 газа проходной СВЧ-(|-.ильтр от источника ;збыто

ного дан.чения через трубку 14 н по- jiocTb волновода 1 поступает газ, : текающий через открытый торец волновода 1 в контролируемую полость ки- ппщего слоя. Расход газа (при стаби- лиаировацг ом избыточном давлении) зависит от порозности кипящей среды при постоянной высоте кипящего слоя.

Лчя СБЧ-сигнала норозносаь кипящей среды возможно выразить: V К

S V 1. g ,

а для выходного сигнала расходомера 3 газа:

где V

и к,,

и и - соответственно выходные сигналы детектора 7 и раскодомера 3; К,|- коэффициент, заиисящтш от электрофизических свойств материала частиц порошкообразной среды; Kg- динамический коэффициент, зависящий от демпфирзтощих свойств газа в полости между входным торцом труО- ки 14 и расходомером 3, динамических харак геристик расходомера 3.

Коэффициент К практически в рабочем диапазоне измерений порозности не Изменяется, поэтому достаточно измерить ею величину до эксперимента, т.е. измерить демпфирующие характеристики измерительного тракта и вводить его в расчетные выражения для определения порозности. Совмест- ное решение двух выражений для пороз- ности позволяет определить величину

5

и

,

V

- к.

5

0

5

Реализация этого выражения в виде последовательно подключенных делителя 9, осуществляющего деление выходных сигналов расходомера 3 и детектора 7, и второго умножителя 11, осуществляющего умножение полученной величины на постоянный К,, поступающий из элемента памяти, позволяет- умножения в первом умножите.пе 3 выходного сигнала, пропорционального К на выходной сигнал детектора 7

1, согласно выражению

К,),

лучить на выходе умножителя 8 истинное значение порозности. А так как измерения СВЧ практтгески безинерциои- ны, используя инерционный сигнал с

5

расходомера 3, на который не влняют

электрО(| Изическне свойства материала частиц порошкообразной среды, возможно вводить понравку на изменение упомянутых свойств в выходной сигнал детектора 7,

КСЛИ ПрОХОДНО CB4- jHJ i- I p А ПЫПО.

иен в виде {.Г;РТКИ, размеры отверстий в ней ДО11ЖР Ы 6i-ri ь меньп;е 1/J длины Болны из: учения г енерааора 6 .для у:.;еИ|1Шения rioi epb излучения. Расход гаиа через расходомер 3 необходимо миним11зировать, так (ак поток газа мохсет 1с;слжать структуру к Г1Я1це го слоя в зоне из;-1ерений. Например, возможно через буферную емкость (возлух) подавать источника избыточного дак11ен;;я, осуиестнля1.1шего кгпение порошкообразной среды. Скт- рость газа V трубке 1 и ви.И1оводе должна бьп ь н;1же скорости в кипящем слое, а д.авления :J исто пиках, обеспечив aiouit - кипя1 ,ий слой, и для метал лическо трубки должны быть равны, так как в этом случае исключено проникновение порошкообразной среды в волноосд 1. Изпучение от генератора 6 в зависимости от его мощности может проникать на 20--30 с в глубину кипящего слоя по оси волновода 1. Поэтому поток газа из последнего практически не изменяет структуру кипя1цего слоя в зоне измерений при выполнении приведенных рекомендаций.

Расход гаяа через расходомер 3 пропорционален весу кипящего слоя над торцом волноиода 1, При условии, что уровень кипящего слоя постоянен (например, в котлоагрегате ТЭЦ Ахтме уровень гостоянный за счет сливного отверстия для частиц сланца), расход газа зависит от порозности кипящего слоя на/i, волноводом 1 . Газ из этой труОки lтo aп мaгтcя в сгтутном потоке кипягдего слоя прямо со среза волно вода 1 и далее, сливаясь о. пузырями воздуха кипяпдего слоя, гюнторяет траекторию дилжания последних, за- Еи1 СЯ1ду;о от ряда случайн1лх величин (распределения, размера частиц). Поэюму расход газа че дает однозначной информации о локальной порозности около торда волновода , а только с ее определе1 ной величине над этой трубкой.

;

( ме,жл,у параметрами кипения . (поро: нос 1 1,ю) в точке измерения (на торце волновода 1 и над ним) позволяет, решая совместно уравнения для выходных сиг налоБ расходомера 3 н детс-ктора 7. П(злучать ин юрмацию о f s : и :fUl;l . ., . Пспо. гъ ьых. Лиэй сисилл расходомер; 3 f кач естяе r.H

рам е I р а, х а т; а к т е р ) з у ои; его п о р о з н о с д ь OKOJK.) вOJIиoвoдa 1 иепря.вомсрно, иодто- му упомянутый сигнал используется как о; арный, для опрг;/;еления розмол.- ного уровня изменения порозтгости

(если уровень нзмеп и:: я но двум Датчи- к;1м. значит имеется изменение пороз - НОСТИ-, если же изменился только на вь1ходе детектора 7, из cнилиcь э. рофизическик СРОЙСГЧЗ мтерис гла

час rni; К шя||;его слоя;.

Формула из с о р е т е и i; я

З стройство измерения порозности }:nnHi. i;ix порошкообразных сред, сод -рмашее трубку, соеп,инен у1о одним концом через лзмерительньш прибор с источником избь:точ1того давления, регистриру Г) прибор, отличаю-- щ с с с я те;-|, что, с целью noBLmieни. ; iO4f:ocTn из:- ерений, в Hei o введены делит . ль, два умножителя, интегра- ropj элемен 1 памят1, генератор элек - тромагнлт ного излуч inin сверхвысокочастотного диапазона, волновод, де-

leiKTOp, отьотвитель. проходной СВЧ- фш1Ь1р, причем измерите,пьпьпЧ прибор выполнен в виде расходомера газа, на боковой стороне волнопода выполнено отверстие, в кторое установлен

проходной СВЧ-фильтр и к которому подключена трубка, один конец волновода через отнетвитель подключен к генератору электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, а другой введен

в контро:тируемую полость, второй вы ход ответвитбшя соединен с детектором, внход которого соединен с первыми выходами первого умножителя и делителя, второй вход которого соединен

через интегратор с выходом расходомера газа, а ВЬЕХПД -- с nepBHf-i входом второго умножителя, ьторой вход которого подключен к 3JieMef:Ty пямяти а выход к второму входу первого умно-

жи-те.пя, при этом выход первого умно- лттеля соединен с регистрир лощтда прибором,

Изобретение относится к техфизике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит источник избыточного давления, волновод 1, агрегат 2 с кипящим слоем, расходомер 3 газа, проходной СВЧ фильтр 4, ответвитель 5, г-р 6 электромагнитного излучения СВЧ диапазона, детектор 7, умножители 8 и 11, делитель 9, интегратор 10, эл-т памяти 12, регистрирующий прибор 13 и трубку 14. Р-ром 6 через ответвитель 5 и волновод 1 излучаются волны, которые проникают в контролируемую полость кипящей порошкообразной среды. Отражаясь от этой среды, волны через волновод 1 и ответвитель 5 попадают на детектор 7, преобразующий ее мощность в напряжение (ток). Одновременно через расходомер 3 и фильтр 4 от источника избыточного давления через трубку 14 и волновод 1 поступает газ, истекающий в контролируемую полость кипящего слоя. Расход газа будет зависить от порозности кипящей среды при постоянной высоте кипящего слоя. 1 ил.