Установка для исследования неравновесного потока пара Советский патент 1979 года по МПК G01N25/00 

1

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности, к устройства ;, пред. назначенным для исследования течения сверхзвуковых потоков пара при высоких начальных параметрах (например, при давле1шях более 100 ата и температурах больше 350°С), сопровождаемого фазовыми превращениями.

Известны устройства для периодического погружения датчика в высокотемпературньп поток газа. 11.

Однако, это устройство не позволяет получить непрерывной информации о параметрах потока пара по длине сопла.

Ближайпшм техническим решением к предлагаемому изобретеншо является установка для ис-, следования спонтанной конденсации пара в широком диапазоне начального давления, содержащая камеру подвода пара, сопло, камеру выхода пара, зонд-протяжку, натяжное устройство, например груз, направляюшие, коордюштник, уплотнения со стороны камеры подвода пара и со стороны камеры выхода его и регистрирующий прибор 21

Использование зовда-протяжки позволяет полушть распределение величины статического давления по длине сопла. Однако, наличие уплотнешш между зондом и камерой подвода пара высокого начального давления весьма небезопасно при начальном давлении больше 10 ата. Такое техническое решен1- е не позволяет получить досто верных данных о неравновесном потоке пара, так как измеряется только распределение ста.тического давления пара по длине сопла.

Целью изобретения является расширение диапазона исследований неравновесного потока пара в область высоких начальных параметров и повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что зовд-протяжка помещен в разомкнуплй контур, натяжное устройство которого поставлено в камеру подвода пара, причем, зонд-протяжка снабжен термопарой, головка которой прикреплена к его поверхности диаметрально отверстшо отвода статического давления пара в одном с ним сечении, изолирована от этой поверхности и выпо)тнена заподлицо с ней, а провода, по которым подается сигнал о величине температуры пара к рсгистрирующему прибору, помещены внутрь трубки зонда-протяжки.

На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1 трубки зонда-протяжки.

Установка для исследования неравновесного потока пара содержит камеру подвода пара I, которая крепится к камере отвода пара 2. Внутри камеры 2 устанавливается сопло 3, которое через фланец герметично соединено с камерой подвода пара 1. Для измерения параметров струи пара ус танорлен зонд-протяжка 4, представляющий собой трубку, с одной стороны соединенную с натяжным устройством 5, а с второй - с регистрирующим прибором (например, манометром). Перемещение зон да 4 вдоль оси сопла 3 осуществляется координатником 6 через трос 7. Центровка трубки зонда 4 по оси сопла производится при помощи направляющих 8, К стенке трубки зонда 4 при помощи изолятора 9 прикреплена головка термопары 10. Провода 11, по которым подается сигнал о изменении температуры к регистрирующему прибору (например, миллиамперметру) помещены внутрь трубки зонда-пpoтяжIgи 4.

При работе установки пар высоких начальных параметров, например, давлением больще 100 ата и температурой больше , подается по паропроводам в камеру подвода пара 1, откуда поступает в сопло 3, где происходит преобразование энергии в кинетаческую, и через камеру отвода пара 2 выходит в атмосферу. По мере радгона струи пара по длине сопла 3 его давление и температура падают. В каком-то сечении они достигают значений насыщения. Следовательно, с этого сечения, либо с некоторым запаздыванием вниз по потоку пара, поток неравновесный, в сопле течет двухфазная смесь - пар с каплями конденсата. Весьма важным является исследование процессов кбнденсации пара: определение параметров струи пара (давления, температуры и степени влажности), степени неравновесности и изучение Измене1шя местоположения зоны началаконденсащш в зависимости от начальных параметров пара, геометрии сопла и параметров окружающей среды. Для изучения этих явлений на заявляемой установке предусмотрен зонд-протяжка 4 в виде тонкой трубки, внутренняя полость которой используется одновременно для подачи пара к прибору, регистрирующему величину статического давле-. НИЛ и для помещения проводов 11 термопары 10. По проводам 11 подается сигнал о величине температуры пара к регистрирующему прибору, например, миллиампермет у. Для обеспечения устойчивой работы трубка З1нда 4 растягивается при помощи натяжного устройства 5, которое установлено в камере подхода пара 1 и координатника 6 через трос 7. При помощи этого координатника осуществляется осевое перемещение зонда-протяжки 4. Отбор пара для измерения его статического давления в струе производится через дренажное отверстие, выполненное в стенке трубки зондапротяжки 4, пе рпендикулярно оси трубки. В этом же сечении диаметрально дренажному отверстию, при помощи теплоизоляционного материала, который изолирует головку термопары от поверхности трубки зонда (для уменьшения теплоподвода о более нагретых участков и теплоотвода к более холодным участкам трубки), крепится головка термопары 10.-Исключение замера полной, (заторможенной) температуры пара достигается тем, что головка термопары выполнена заподлицо с наружной поверхностью трубки зонда-протяжки 4.

Данное техническое рещение выгодно отличается от предществующих установок тем, что зондпротяжка 4 не прощивает камеру подвода пара высоких параметров, а натяжное устройство 5 размещено непосредственно в камере подвода пара. Это значительно расщиряет диапазон исследований неравновесных потоков пара в об/исть высоких начальных параметров, повышает надежность работы установки, а также обеспечивает безопаснрстьпроведения исследований. Установка , в сечении зонда 4, где расположено отверстие для измерения величины статического давления пара, дополнительно термопары 10 - для получения.информации о температуре пара, повышает эффективность установки. Изоляция головки термопары 10 от общей поверхности трубки зонда 4. значительно повыщает точность измерения температуры.

Формула изобретения

Установка для исследования неравновесного потока пара, содержащая камеру подвода пара, сопло, камеру выхода пара, зонд-протяжку, натяжное устройство, направляющие, координатник и регистрирующие приборы, отличаю.щаяся тем что, с целью расширения диапазона исследований неравновесного потока пара в область высоких начальных параметров и гозвыщения точности измерения, зонд-протяжка помещен в разомкнутый контур, натяжное устройство зонда-протяжки поставлено в камеру подвода пара, причем зонд-протяжка снабжен дополнительно термопарой, головка которой прикреплена к его поверхности диаметрально отверстию отвода статического давления пара в одном с ним сечении, изолирована от этой поверхности и выполнена заподлицо с ней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 316961, кл. Q01 N9/00, 1970.

2. Инженерно-физический журнал, т. XXIП, № 3,1972, с. 472-478.