Устройство для определения кавитационной способности жидкостей Советский патент 1979 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к области исследования тепловых свойств жидкостей, а более конкретно - к устройствам для определения склонности жидкости к кавитированию, и может найти применение в химическом маппснострЪении, насосостроении, а также в авиационной и космической технике, в частности, при прогнозировании антикавитационной устойчивости лопастных насосов,перекачивающих жидкости с недостаточно изученными свойствами. Известны устройс тва для определения кавитационной способности жидкостей, содержащие вал, на котором укреплены профилированные стойки, снабженные на конце кольцевым элементом, и источник вращения 1. Однако, с помощью таких устройств можно определить не абсолютную, а лишь отиоситель ную кавитационную прочность жидкости поскольку кавитационная прочность в этом случае будет зависеть не только от физических свойств жидкости, но также и от гидродинамических характеристик профилированных стоек с кольце выми элементами. Известно также устройство, содержащее теплоизолированный кожух, внутри которого установлена заполненная жидкостью рабочая емкость, снабженная средствами измерения темперйтуры жидкости, давления ее насыщенных паров и объемного количества распредеМёНной в ней паровой фазы, причем рабочая емкость и- теплоизолированный кожух соединены с вакуУм-насосом 2. При эксплуатации устройства уменьшают с помсвцью вакуум-насоса давление в рабочей емкости, чем добиваются объемного вскипания жидкости. Частное от деления разносГй давлёнйй насыщенных .паров двух кипящих слоев жидкости, один из которых примыкает к некипящему слою, а второй расположен в верхней части рабочей емкости, на величину относительного объемного паросодержания в жидкости характеризует склонность ее к кавитированию. Неустановившийся характер и различная интенсивность кипения жидкости .TJ высоте рабочей емкости, наличие теплообмена между кипящим и некипящим слоями жидкости, а также недостаточная чувствительйобть прибора для измерения объемного количества парсвой фазы обусловливают низкую точность опраделения склонности жидкости к кавитированию. Наличие значительного

числа приборов и необходимость измерения объема паровой фазы в жидкости существенно усложняют процесс изме- рения.

Цель изобретения - повышение точности определения кавитационной способности жидкости.

Дня достижения этой цели известное устройство, содержащее теплоизолированный ,кожух с установленной внутри него рабочей емкостью,, заполненной жидкостью, средства измерения температуры жидкости и давления ее насыщенных паров, а также соединенный с теплоизолированным кожухом вакуум-насос, снабжено расположенными в теплоизолированном кожухе двумя вспомогательными сосудами, один из которых, установленный внутри рабочей емкостИ; имеет объем,равный оставшемуся объему рабочей емкости и через запорные краны сообщен с ней и вакуум-насосом, а другой вспомогательный сосуд через запорный кран сообщен с рабочей емкостью и снабжен средством измерения давления насьвценных паров жидкости.

На чертеже схематически изображен вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит .из теплоизолированного кожуха 1, вакуум-насоса 2, рабочей емкости 3 и двух вспомогательных сосудов 4 и 5, причем вспомогательный сосуд 4 установлен внутри рабочей емкости 3, а. его объем равен половине объема рабочей емкости. Вспомогательный сосуд 5 снабжен заправочной магистралью б с запорным краном If а рабочая емкость 3 - сливной магистралью 8 с запорным краном 9 и через запорные краны 10 и 11 соединена соответственно со вспомогательными сосудами 5 и 4. Кроме,того, внутренняя полость теплоизолированного кожуха 1 и вспомогательный сосуд 4 через запорные краны 12 и 13 сообщены с вакуум-насосом 2. Средства измерения вклю ча1от в себя установленные во вспомогательном сосуде 5 датчик давления насыщенных паров жидкости 14 и термопару 15, а также датчик отношения давлений 16, соединенный с датчиком давления насыщенных паров жидкости 14 и рабочей емкостью 3. Датчик давления насьаценнкк паров жидкости 14 представляет собой герметичный металлический сосуд, частично заполненный исследуемой жидкостью, находящейся там под давлением насыденных паров. Давление внутри теплоизолированного кожуха 1 контролируетсй с помощью вакууг етра 17. .

Устройство работает следующим образом.

С помощью вакуум-насоса 2 производится вакуумирование внутренней полости теплоизолированного кожуха 1 и вспомогательного сосуда 4. Затем открываются задорные краны 7,9,10 и

производится проливка вспомогательного сосуда 5 и рабочей емкости 3 исследуемой жидкостью при давлении, несколько превышающем давление ее насыщенных паров при исходной температуре. После того, как температура сте-. нок рабочей емкости 3, вспомогательных сосудов 4 и 5 и жидкости в датчике 14 станет равной исходной температуре исследуемой жидкости, запорные краны 7, 9 и 10 закрывак)тся, отсекая вспомогательный сосуд 5 от рабочей емкости 3, и открывается запорный кран 11, сообщающий между собой рабочую емкость 3 и вспомогательный сосуд 4. При этом давление в жидкости становится меньше давления ее насыценных паров Рл, при исходной температуре, и она вскипает по всему объему рабочей емкости 3. Поскольку процесс кипения протекает без теплообмена с окружающей средой, то в сообщенных между собой рабочей емкости 3 и вспомогательном сосуде 4. при одинаковом объеме пара и жидкости устанавливается новое равновесное давление насыщенных паров жидкости

Ряг

с помощью датчика отноше ;

ния давлений 16 фиксируется непосред

ственно отношение «;-

а с помощью . j термопары 15 - исходная температура

жидкости.

О кавитационной способности судят по критерию фазового перехода К, который можно представить в виде

Ра

)

f

где Рд, - давление насыщенных паров

жидкости при исходной температуре;

давление насыденных паров

Р2 жидкости после ее адиабатического расширения, в результате которого объем образовавшегося пара равен объему жидкости. R, Для определения отношения можно использовать также два независимых датчика давления, например, манометры, подсоединив их соответственно к датчику давл.ения насыщенных паров жидкости 14 и рабочей емкости 3. Наличие термодинамического равновесия между фазами в момент измерения

.

величины фиксированных объемах

пара и жидкости обеспечивает высокую точность определения критерия фазового перехода. Необходимость определения лишь двух величин - отношения

Рр,

, и исходной температуры жидкости ( ,.

значительно упрощает процесс измерения.

Формула изобретения

Устройство для определения каэитационной способности жидкостей, содержащеетеплоизолированный кожух с установленной внутри него рабочей емкостью для исследуемой жидкости, средства измерения температуры жидкости и давления ее насыщенных паров, а также вакуум-насос, соединенный с теплоизолированным кожухом, о т л и -. чающееся тем, что, с целью повышения точности определения и упрощения процесса измерения, оно снабжено расположенными в теплоизолированном кожухе двумя вспомогательными сосудами, один из них установлен внутри рабочей емкости и через запорные

краны сообщен с ней и вакуум-насосом, причем его объем равен половине объема рабочей емкости, а другой вспомогательный йосуд через запорный кран сообщен с рабочей емкостью и снабжен средством измерения давления насыщенных паров жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 469075, кл. G 01 N И/14, 08.08.72.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 484445, кл. G 01 N 13/00, 08.06.73.

17 8,9