Устройство для исследования нагрева жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01J3/42 

гося с камерой устройства для подачи газа, а устройства для по.цачи жидкости установлены в камере на уровне лучепрозрачного окна,

На рисунке изображено устройство для исследования нагрева жидкости.

Устройство для исследования нагрева жидкости содержит камеру 1 с окно 2 из материала, пропускающего ИК-лучи, и, установленные на уровне лучепрозрачного окна 2, устройства для подачи жидкости, например, штуцеры 3 С внешней стороны камеры 1, напротив лучепрозрачного окна 2, установлен приемник излучения 4 с оптически совмещенными в тубусе 5 измерительным и опорным каналами. Приемник излучения 4 подключен к измерительной схеме б. Камера 1 сообщается с модулятором излучения, выполненным в виде устройства для подачи газа,- содержащего, например, вакуумнасос 7 регулировочный вентиль 8, ротаметр 9 и овтерстие 10 в крышке 11, закрывающей камеру сгорания 12 с газоходом 13 и газовой горелкой 14.

Устройство для исследования нагрева жидкости работает следующимобразом.

После включения вакуум-насоса 7 в камеру 1 через штуцер 3 подается жидкость, например, вода. Нагретый газ, в виде продуктов сгорания газового топлива, направляется из камеры сгорания 12 к отверстию 10, где разделяется на два потока, один из которых в заданном количестве поступает в камеру 1, а другой избыточный поток газа отводится в атмосферу через газоход 13. При входе газа в камеру 1 на кромке отверстия 10 периодически образуются пузырьки, .которые по мере своего роста отрываются от отверстия 10 и поднимаются в слое жидкости, соприкасаясь со стенками камеры 1. Частота образующихся пузырьков регулируется при помощи вентиля 8. На поверхности лучепрозрачного окна 2 происходит чередование пленок жидкости, окружающих пузырьки и сплошную массу жидкости, находящуюся между пузырьками.

Газ, охлаждаясь в пузырьках, нагревает пленки жидкости, окружающие границу раздела газ-жидкость до температуры, превышающей температуру сплошной массы жидкости, заключенной между пузырьками. Инфракрасное (ИК-) излучение нагретого газа из полости пузырьков поглощается пленками воды окружающими пузырьки и разделяющими поверхность лучепрозрачного окна и границу раздела фаз. В свою очередь ИК-излучение от нагретых пленок жидкости, окружающих границу раздела газ-жидкость, атакже от пленок жид.кости, окружающих сплошную массу жидкости, при подъеме пузырьков поочередно попадает на пироелектрический

приемник излучения 4, преобразуется в электрический сигнал, который подается на вход измерительной схемы б и регистрируется на ленте самописца. Таким образом, модулятор ИК-излучени выполненный в виде устройства для подачи газа, осуществляется модуляцию ИК-илучения, распространяющегося из камеры 1. Температуру газа и жидкости на входе в камеру 1 и на выходе из нее контролируют при помощи микротермопар. Источником опорного (эталонного) ИК-излучения является сплошная масса жидкости, поступающая при известной температуре через штуцер 3, располох енный на уровне лучепрозрачного окна 2. Такое расположение штуцера 3 позволяет уменьшить изменение температуры поступающей в камеру жидкости до ее попадания на поверхность лучепрозрачного окна 2. Поскольку опорное и измеряемое ИКизлучения распространяются из камеры 1 в направлении приемника излучения 4 по одному и тому же оптическому пути в тубусе 5, то необходимость в наличии двух раздельных каналов, как это имеется в прототипе, отпадает, и поэтому измерительный и опорный ка;налы в предложенном устройстве совмещены.

Выполненное указанным образом устройство для исследования нагрева жидкости позволяет:

-повысить точность измерений температуры жидкости на границе раздела газ-жидкость в двухфазном потоке, во-первых, за счет использования калибратора с излучительными свойствами, идентичными свойствами объекта имерения; во-вторых,за счет уменьшени влияния на результаты измерений изменений в поглощение ИК-излучения промежуточной средой, находящейся между приемником излучения, калибратором

и объектом измерения в одном оптическом канале;

-упростить конструкцию устройств за счет использования одного оптического канала в тубусе 5 для прохождения ИК-излучения от калибратора или объекта измерения к приемнику излучения;

-обеспечить фиксированную частоту подъема пузырей в пределах от О до 25 Гц, а также варьировать скорость истечения газа в жидкость от

О до 100 м/с;

- стабилизировать такие параметры продуктов сгорания на входе в жидкость как давление, объемный расход, влагосодержание, коэффициент избытка воздуха, Химический состав и излуЧательную способность пламени;

-сократить пределы изменения начальной температуры продуктов сгорания при изменении их расхода через жидкость за счет избыточного количества продуктов сгорания, отводи