Устройство для определения количества частиц,циркулирующих в струе газа Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 

1

Изобретение относится к контрольно- измерительной теснике и представляет собой метод определения гидродинамических характеристик струй газа, истекающих в псевдоожиженный слой зернистого материала, и может быть использовано при исследовании и соэдании аппаратов с твердой дисперсной .фазой.

Известно устройство, содержащее корпус.с патрубками для подвода и отвода ожижаюшего агента, газораспределительную решетку, соплодие подачи струи и регистрирующее устройство, например кинокамеру . Устройство позволяет полу- ,5 чить изображение на пленке движущихся частиц в диаметральном с-эченим струи. Количество проходящих через струю частиц, определяется затем расчетным путем l ..20

Недостатком устройства является то, что частицы, видазмые на кинокадре располагаются не только непосредственно у прозрачной стенки, однако при подсчете

они попадают как находящиеся в диамет ральном сечении. Это приводит к тому, что данный способ не позволяет получить

сколько-нибудь точныз результаты к лишь дает возможность провести сравнительные исследования для струй различных параметров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому являечся устройство для определения количества частиц, икр- . кулирующих в струе газа, содержащее корпус и размещенный в нем перфорированный диск с центральным круглым . о верстием, в которсж установлено сопло для генерирования струи. Кроме того, устройство снабжено погвижным диском с центральным отверстием, на котором становлен направлякщий стакан с центр рующими 6ypTHKaNra. В аппарат загружают исследуемый зернж;тый материал, на сопло и под газораспределительную решетку подают требуемое количество воодуха. Частицы поступают из слоя в

струю, подхватываются газом и выносятся им через отверстие в диске в полый стакан, в результате чего он опускается, что регистрируют измерительной шкалой киносъемкой 2 .

Недостаток устройства - диаметр факела по вьгсоте струи непрерывно меняется, диаметр же подвижного диска остается постоянным, что приводит к снижению точности результатов измерений.

При определении количества поступающих частиц в отдельных сечениях струи необходимо затрачивать много времени на проявление кинопленки, на которой фиксируется положение диска относитель но метки на аппарате, подсчет кадров и построение графика зависимости координаты положения диска от времени, что еще приводит и к значительным затратам средств, и в частности, расходу такогэ дорогостоящего материала как серебро. Невозможно также определить количество выходящих с определенного уровня струи частиц, а это очень важно при нахождении величины максимального насыщения струи частицами материала, а также уровня струи, на котором данное насыщение происходит, что тоже нельзя определить известным способом. Цель изобретения - повышение достоверности оценки путем опреде; ния количества частиц, выходящих из струи, величины и уровня максимального насыщения струи частицами, а также экономи средств и времени на обработку результатов. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения количест ва частиц, циркулирующих в струе газа, содержащее корпус и размещенный в нем перфорированный диск с центральным круглым отверстием, в котором установлено сопло для .генерирования струи, снабжено неподвижно установленными по высоте корпуса пластинами, образу кода ми ряд секций, причем каждая из секций снабжена патрубками ввода и вывод зернистого материала, а пластины выпол нены с центральными отверстиями, диаметр которых равен диаметру горизонтального сечения факела струи на высоте расположения пластины, от начала струи. На чертеже приведена схема устройства. Устройство состоит из Kopsryca 1, неподвижно установленными по высоте корггуса пластинами 2, образу кщими ряд

секций 3. В каждой пластине имеется отверстие 4, расположенное соосно струе, формируемой в слое воздухом, поступающим через сопло 5. При этом диаметр отверстия 4 в каждой пластине 2 равен диаметру горизонтального сечения факела струи на высоте расположения соответствующей пластины от начала струи. Каждая секция соединена с патрубками для подвода 6 и отвода 7 зернистого материала.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в аппарат с прозрачной стенкой вдувают полу ограниченную струю, по размерам равную исследуемой струе, и замеряют ее диаметр в соответствующих сечениях. Затем в аппарате устанавливают пластины 2, размеры от- верстий которых подбирают равными полученным размерам соответствующих сечений факела струи. При подаче воздуха в сопло 5 в слое развивается струя, границы факела которой проходят через окружности отверстий в пластинах. Частицы материала, увлекаемые газом, подсасываются из слоя в струю через ее боковую поверхность и тpaнcпopтиpfyIcтcя воздухом внутри факела. С другой стороны происходит и обратный процесс поступления частиц из струй в слой. В течки 6 подают зернистый материал, причем расход материала измеряют и поддерживакуг постоянным для каждой секции. Также измеряют расход материала через течки 7. Количество частиц, поступивщих с 1-го уровня слоя в струю или покинувЩИх 1 -и уровень определяется по формулегде - количество материала, поступившего через точку для ввода материала; Qgi - количество материала, выходящего из течки для отвода материала. Если величина Qy,- 70, то на данном уровне преимушественно происходит подсос материала из слоя в струю и абсолютнов значение GUI равно количеству поступившего в струю материала. Если G И1 0, то на данном уровне частицы в основном покидают слой, и абсолютное значениеСц1 равно кбличеству частиц. покинувших струю. Если 0, то на данном уровне набпкэдается динамическое равновесие между частицами, покидающими струю и поступающими в нее. ОСычко этот уровень является граничным между нижней частью струи, в которой преимущественно происходит подсос материала из слоя, и верхней частью, где частицы, в основном, покидают струю. Количество частиц, проходящих через -и уровень сгруи определяется по форму jje ,И1. (2) где GH-,- количество истиц, поступивши с уровня слоя или (если ) покинувших данный уровень струи и воэвратившихся в слой. Значение Gc-) означает, что j -и уровень находится на верхнем конце струи и, таким образом, по положению j -го уровня можно судить о высоте струи. Максимальное значение GCj Для данной струи означает, что j -и уровень находится на границе .между частью струи, в которой происходит преимущественно подсос материала из слоя, и верхней частью, в которой частицы покидают струю, т.е. тот уровень, на котором О. Таким образом, для определения уровня, на котором происходит максимальное насыщение струи частицами, находят уровень, на;котором, согласно формуле (1) и предыдущего рассуждения ,)-. В таблице приведены данные, полученные при определении количества частиц, циркулирующих в струе газа при проведении испытаний на пятисекционном устройстве.

Из таблицы видно, что наибольшее . поступление частиц в струю наблюдается на нижнем уровне 1. Максимальный расход частиц через струю, равный 18,8 иЮ кг/с, достигается на уровне 3, т.е. на высоте 40-60 мм от начала струи. Выход частиц из струи начинается с уровня 4 и достигает максимального значения в верхней части струи. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить количество частиц, выходящих из струи, найти величину максимального насыщения стру частицами зернистого материала и уровень на вьюоте струи, на котором это насыщение происходит. Кроме того, повышается точность измерений за счет того, что отверстия на всех пластинах равны диаметрам сечения струй, а сами пластины расположены неподвижно. Возможно прямое количественное измерение массового потока частиц в струю, внут ри нее и из струи, как по всей ее высоте, так и на отдельных уровнях. Экономятся средства и время на обработку результатов, так как значения величин находят не по косвенным измерениям, а прямым методом. Формула изобретения Устройство для определения количества частиц, циркулирукщих в струе . гпза, содержащее корпус и размещенный в нем перфорированный диск с центральным круглым отверстием, в котором установлено сопло для генерирования струи отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности оценки, оно снабжено неподвижно установленными по высоте корпуса Ш1астинами,образую1цими ряд секций, причем каждая из секций снабжена патрубками ввбда и выводе 94 зернистого материала, а пластины выполнены с центральными отверстиями, диаметр которых равен диаметру горизонтального сечения факела струи на вьгсоте расположения пластины от начала струи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 2 1.Элъперин И. Т. и др. Исследова- i кие тепло- и массообмена в техническик процессах и аппаратах. - Наука и техника. Минск, 1966, с. 177-206. 2.Авторское свидетельство СССР № 737813, кл. GO1 N 15/ОО, 1977 (прототип).