Прибор для исследования кинетики газовыделения Советский патент 1979 года по МПК G01N7/14 G01F3/02 

I

в

Иэсйретенне относится к технической физике, гидротехнике и химической тех нопогии. Оно предназначено для изучения кинетики гвзовыделения в потоке пересыщенной газом нелетучей жидкостигазовой кавитации. Результаты этого изучения могут быть использованы при совершенствовании систем подачи газосодержащих жидкостей, в частности насосов и эжекторов, и при совершёнствсдаании массообменных аппаратов химического производства, причем в первом случае газовыделение является сопутствующим, а во втором - основным рабочим процессом.

Известно устройство для измерения степени кавитации в кавитирующем рас- хойомерном сопле, которое состоит из рабочего канала, выполненного в виде трубки Вентури, и денситомет|ра (измерителя плотности), способного передвигаться вдоль оси рабочего канала. При движении жидкости через сужающуюся часть канала давление жидкости пониясается и в некотором сечении оказывается меньшим давления насыщенного пара этой жидкости, т. е. жидкость оказывается перегретой. Вследствие этого в пото-ке за указанным сечением происходит кавитация. Интенсивность образования паровой фазы определяется с помощью денситометра .

Однако такое устройство не обеспечивает независимости перегрева чистой жидкости (или пересыщения жидкости, .содержащей газ): от геометрической формы канала.

Известно TaJbKe устройство для исследования кинетики кавитации в потоке

5 жидкости, содержащее рабочий канал, подвижный денситометр и гидравлическое сопротивление малой напряженности, смонтированное на входе в рабочий канал {2.1 ,.

0

В этом устройстве гидравлическое сопротивление обеспечивает пересыщение . жидкости, но и вносит в прток гидравлические возмущения. Поэтому общее. няз. от пиал г идра1шнчоского corifvoTniwieHHH зпаченио имекзт лишь результаты изучения кавитации на участке рабочего канала, удаленном на 20ЗО диаметров канала от места установки сопротивления. Но реальные условия в потоке за входом из питающей среды в канал могут существенно отличаться от условий за сопротивлением установки, С другой стороны, сами вход- :ные устройства реальных каналов не могут играть роль сопротивления устройства, поскольку для обеспечения разной сте пени пересыщения жидкости газом при прочих неизменных условиях упомянутое сопротивление должно меняться от опыта к опыту. Поэтому с помощью описанного выше устройства нельзя изучить влияние степени пересыщения жидкости на интенсивность газовыделения из нее на входных участках каналов. Кроме того, на гидравлическом сопротивлении при невысокой скорости потока трудно создать достаточно большие перепады давления и соответствующие им степени пересыщения жидкости. Цель изобрет-ёния - повышение точности исследования за счет исключения влияния геометрии рабочей трубки и возможности получения пересыщения жидкости газом при малых скоростях потока. Это Достигается тем, что прибор для исследования кинетики газовыделения снабжен установленной перед рабочей трубкой емкостью, oTijomeHHe площади поперечного сечения которой к площади поперечного сечения рабочей трубки равно 10 - 10, а устройство для пересыщения жидкости газом укреплено на емкости. На емкости размещено устройство для сброса и последующего поддержания давления в этой емкости на уровне более низком, чем давление насьпыения жидкости газом (устройство для пересыщения жидкости газом). Достигаемое при сбросе давления пересыщение жидкости не зависит от конструкции рабочей трубки и от скорости потока. На чертеже схематически изображено предложенное устройство. .Прибор включает рабочую трубку 1, денситометр 2 и емкость 3 с устройство для пересыщения жидкост; газом 4. Рабочая трубка 1 представляет собой цилинаричёский канал с произвольным по форме поперечным сечением. Емкость 3 может выполняться, например, в виде широко1о u)f.Hfiffi|(H4ocKOio б.чкч, поперечное сг.чочио которого на а,ч-три порядка превыпгпет поперечное сечоиие рабочего каналп, Рабочая трубка 1 соединена с емкостью 3 том или иным входным устройством, например, коническим патрубком. В качестве устройства 4 может использоваться, например, газобаллонная система наддува емкости с краном и редуктором давления. Денситометр 2, например, радиоактивный датчик плотности, установлен вне рабочего канала и может перемещаться вдоль его оси. В качестре рабочей жидкости может использбваться любая жидкость с малым давлением насыщенного пара при рабочих температурах, например, вода. Жидкость насыщается любым газом, например азотом. Работает устройство следующим образом. Заблаговременно в емкость 3 помещается и насыщается газом при некотором давлении Р жидкость (насыщение жидкости газом может производиться и вне емкости).. Затем с помощью устройства 4 давление в емкости понижается: до величины и затем поддерживается на необходимом уровне. После этого жидкость в стационарном режиме вытесняется из емкости 3 через рабочую трубку 1 в атмосферу или во вспомогательный сосуд. При в емкости и рабочей трубке создаются условия для выделения газа.из жидкости. Одйако в емкости, где вследствие ее большого поперечного сечения скорость движения жидкости очень мала, процесс газовыде- ления, определяемый законами молекулярной диффузии, протекает очень медленно и за время эксперимента пра тически не проявляется. Испарение жидкости также практически не приводит к образованию газовой фазы, так как жидкость предполагается нелетучей. В рабочей трубке, поперечное сечение которой во много раз меньше поперечного сечения емкости, скорость движения жидкости в такой же степени превышает скорость движения в емкости. В связи с этим интенсивность газовьщеления в рабочем канале существенно вьпие, чем в емкости и в потоке образуется газовая фаза, доля которой по потоку растет. Распределение объёмной доли газовой фазы по длине канала определяется с помощью денситометра 2, который во время эксперимента по шмеЬ,. Ь

щается памль каналч. При стоционпрном процоссе Ffo этому роспрецелению легко находится интонсивисхгть образования галопой фазы, т. е. масса газа, который выделяется в единицу времени из единицы жидкости.

Изменяя от опыта к опыту вид жидкости, вид газа, форму и размеры входа в рабочую трубку, и самой рабочей трубки, давление насыщения, рабочее давление в емкости, давление в сливной емкости и температуру жидкости, можно изучить влияние всех этих (или определяемых ими) факторов на интенсивность газовыделения, т. е. изучить кинетику газовьщеления в потоке пересыщенной газом нелетучей жидкости. Кинетика га- зовыделения может изучаться применительно к коротким рабочим каналам и к местным гидравлическим сопротивлениям что практически важно, поскольку рабочие каналы насосов, эжекторов, трубопроводы систем подачи топлива двигателей и т. п. являются относительно короткими и содержат местные гидравлические сопротивления. С помощью предложенного устройства можно эффективно изучать кинетику газовыделения при относительно невысокой скорости потока, поскольку во многих устройствах газрнасыщенные жидкости движутся не очень быстро.

17336

Формула изобр - тения

Прибор для исследования кинетики газовыделения, включающий рабочую , трубку, денситометр, установленный с возможностью перемещения вдоль трубки, и устройство для пересыщения ,жидкости газом, отличающийся тем, что, с иепьюповышения точности исследования за счет исключения влияния геометрии рабочей трубки и возможности получения пересыщения жидкости гасзом при малых скоростях потока, он снабжет установленной перед рабочей трубкой емкостью, отнсяиение площади поперечного сечения которой к площади поперечного сечения рабочей трубки равно 10 - 1О , а устройство для пересыщения жидкости газом укреплено на емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Смит В. Хэмиттф, Измерение степени кавитации в кавитирующем расходомерном сопле. Труды американского общества инженеров-механиков, серия

Д № 2, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР №240313, кл. Q 01F3/O2, 1969,