Способ определения доли испаренного вещества в газожидкостном потоке Советский патент 1993 года по МПК G05D11/00 B01F3/02 F24F11/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике для определения доли испаренного вещества в газожидкостных потоках, и может найти широкое применение при исследовании процессов тепло- и массообмена, а также в процессах химической технологии.

Цель изобретения - повышение точности и ускорение определения.

Указанная цель достигается тем, то в предлагаемом способе до начала впрыска жидкости определяют расход газа Gm и с рассматриваемом обьеме определяют начальную концентрацию пара в газе Кн, после впрыска жидкости замеряют ее начальный расход Сжн, определяют начальную концентрацию ЖИДКОСТИ YH (YH 6жн/6гн), ЗЭТ6М В

рассматриваемом обьеме определяют текущую концентрацию пара в газе К и по соотношению

7 К Кн

У„ (1 - К)

определяют долю Z испаренного вещества. Начальные значения параметров обозначаются индексом Н.

Начальная концентрация жидкости в газе определяется как отношение начальных расходов жидкости и газа

YH - Сжн/бгн,(1) где бжн (Сгн) - начальный массовый расход жидкости (газа).

Доля испаренного вещества по аналогии с одиночной каплей определяется как отношение разности между начальным и текущим расходами жидкости к начальному расходу жидкости

-, ж

z

(2)

Сжн - Сж GXH

где Сж массовый расход жидкости.

Известно, что концентрацию пара в газе определяют как отношение массы пара в рассматриваемом объеме к полной массе парогазовой смеси в нем, но это не позволяет определить долю испаренного вещест- оа в газожидностном потоке,

Известно соотношение

K-TTTS (3) служащее для определения концентрации К пара в газожидкостном потоке, но оно не позволяет определить долю Z испаренного вещества в газожидкостном потоке. Формулу (3) нельзя применять для определения концентрации пара, если газ до впрыска жидкости содержит пар (т.е.Кн 0)

Если несущий поток до впрыска жидкости содержит пар, т.е. представляет парога- зовую смесь, то по полному расходу этой смеси GTH и концентрации пара в ней Кн можно определить начальное содержание пара GHH КнСгн. По мере испарения жидкости содержание пара в несущем потоке увеличивается. Приращение его за счет фазового перехода жидкости - газ составляет A Gn Сжн - 6Ж или с учетом (2) AGn гОжн. Расход газа равен

Gr GrH + AGn,(4)

а содержание пара в нем. ;

° Сп Спн + ЛСП.(5)

Подставив в соотношение для расхода газа (4) и содержащегося в нем пара (5) выражения для Спн, AGn, получим

Gr GCH + Z

Gn ° Кн Сги + Z СжнОтношение расходов пара Gn и полного расхода газа Gr дает концентрацию пара в газе

КнСгн + 2Сжн

К

(6)

GfH + Сжн

Разделив числитель и знаменатель правой части (6) на GrH и учитывая соотношение (1), получим

к.™.. .п

Выражение (7) позволяет определить концентрацию пара в газе, Если начальная концентрация пэра равна нулю, то полученное соотношение сводится к виду (3).

Из соотношения (7) можно получить формулу для определения доли испаренного вещества как функции от концентрации пара в газе и начальных концентрации жидкости и пара в газе

7 - YH (1 К)

(а)

На чертеже показано устройство для реализации способа определения доли испаренного вещества в газожидкостном потоке.

Устройство для реализации заявляемого способа состоит из проточной части 1 с расположенным в нем распиливающим устройством 2 (например, центробежной форсункой). К входу 3 проточной части 1

0 подсоединен переходной патрубок 4, входное отверстие 5 которого соединено с мерным участком 6. В мерном участке 6 расположены датчики полного 7 и статического 8 давлений, а также датчик температу5 ры 9. Датчики полного 7 и статического 8 давлений и температуры 9 подсоединены соответственно к устройствам для измерения полного 10 и статического 11 давлений и температуры 12 газа. Выходы устройства

0 Ю, 11 и 12 подключены к вычислительному блоку 13. Мерный участок 6 посредством регулирующего крана 14 соединен с источником газа 15. Распиливающее устройство 2 трубопроводом 16 связано с мерной труб5 кой 17. Мерная трубка 17 трубопроводом 18 подсоединена, к регулирующему крану 19. Последний трубопроводом 20 подключен к жидкостному баку 21. В рассматриваемом объеме 22, расположенном в проточной ча0. сти 1, установлены датчики статического давления 23, температуры 24 и влажности 25. Датчики 23, 24 и 25 подсоединены соответственно к устройствам для измерения статического давления 26, температуры 27 и.

5 влажности 28 (например, психрометр).

Устройство для реализации способа определения доли испаренного вещества в газожидкостном потоке работает следующим образом.

0 После открытия регулирующего крана 14 в мерный участок 6 из источника газа 15 начинает поступать газ. Далее газ через переходный патрубок 4 поступает в проточную часть 1. Посредством датчиков полного 7 и

5 статического 8 давлений и температуры 9

устройствами 10, 11 и 12 осуществляется

измерение полного и статического давле. ний газа, а также его температуры. Далее

эта информация поступает в вычислитель0 ный блок 13, в котором осуществляется вычисление массового расхода газа. В рассматриваемом объеме 22 проточной части 1 посредством датчиков статического давления 22, температуры 24 и влажности

5 25 и соответствующих устройств для измерения статического давления 26, температуры 27 и влажности 28 происходит измерение статического давления, температуры и влажности газа. По этим данным определяется начальная концентрация газа.

2.1. Замеряют с помощью мерной трубки 18 массовый.расход жидкости 6ж.

2.2. Определяют начальную концентрацию жидкости в газе по замеренному расходу жидкости 6ж и определенному из (16) массовому расходу газа Gr

У„-Сж/Сг.(17)

2.3. Замеряют в рассматриваемом объеме 22 статическое давление PZI парога- зоаой смеси посредством датчика 23 и устройства 26.

2.4. Замеряют в рассматриваемом объеме 22 температуру Tzi парогазовой смеси посредством датчика 24 и устройства 27.

2.5. Замеряют в рассматриваемом объеме 22 влажность / парогазовой смеси посредством датчика 25 и устройства 28.

2.6. Определяют по замеренной влажности у парогазовой смеси с помощью (9) парциальное давление пара Рп .

2.7. Определяют по замеренному стати- ческому давлению Рг парогазовой с меси и определенному парциальному давлению пара Рп в парогазовой смеси из (10) безразмерную концентрацию пара К в парогазовой смеси.

2.8. Определяют с помощью начальной безразмерной концентрации жидкости YH в газе, начальной безразмерной концентрации пара Кн в газе и безразмерной концентрации пара К в парогазовой смеси искомую долю испаренного вещества в газожидкостном потоке .

К -Кн. У„ (1 - К)1

(18)

Использование: измерительная техника, исследование процессов тепло- и массо- обмена. Сущность изобретения: до подачи газового потока в испытательный канал, где осуществляется впрыскивание жидкости, измеряют полное давление, статическое давление и температуру с последующим определением расхода газа и отношения к нему расхода жидкости, при пропускании газа через испытательный канал до впрыскивания в него жидкости измеряют статическое давление, температуру и влажность, после впрыскивания жидкости измеряют влажность и статическое давление, по их значениям и по величине температуры, измеренным до и после впрыскивания жидкости, определяют начальную и конечную концентрацию пара в газе, а долю испаренного вещества рассчитывают по формуле .Z(K-KH)/(YH/1-K), где Кн и К - начальная и конечная концентрации пара в газе; YH - отношение начальных расходов жидкости и газа. 1 ил. С/1 С

Формула изобретения Способ определения доли испаренного вещества в газожидкостном потоке, включающий определение начального расхода жидкости при ее впрыскивании в газовый поток, измерение температуры в исследуемом потоке, измерение площади поперечного сечения испытательного канала, от-, л и ч a to щ и и с я тем,что, с целью повышения точности и ускорения определения, в газовом потоке, до подачи его в испытательный канал(измеряют полное давление, статическое давление и температуру с последующим определением по этим параметрам расхода газового потека и отношения расхода жидкости к расходу газа, при пропусканий газового потока через испытательный канал до впрыскивания в него

жидкости измеряют статическое давление, температуру и влажность, после впрыскивания жидкости измеряют влажность и статическое давление, по значениям влажности, статического давления и температуры, измеренным в газовом потоке до и после впрыскивания в него жидкости, определяют

начальную и конечную концентрацию пара в газе, а долю испаренного вещества рассчитывают по формуле

, К-Ки

- У„ (1 - К)

где Кн и К - начальная и конечная концентрации пара в газе;

YH - отношение начальных расходов жидкости и газа.