Методы измерения средней степени влажности

из "Двухфазные течения в элементах теплоэнергетического оборудования "

Калориметрический метод. Схема калориметра с применением электрического перегрева отсасываемого влажного пара (разработка 1ДКТИ) приведена на рис. 2.10. Электрический калориметр состоит из двух нагревательных элементов, термопар, расположенных в промежутках между ними, и магистрали отбора. [c.37]
Благодаря низкой скорости пара в пленочном сепараторе жидкая фаза выпадает на стенки в виде пленки и отводится в измерительный бачок. Жалюзийный сепаратор отделяет оставшуюся часть влаги. Подобное устройство было применено Б ЦКТИ для измерения влажности пара за последней ступенью турбины. Этим методом измеряется расходная влажность, так как сепарационное устройство является интегратором расходов жидкой фазы и насыщенного пара. Сравнение измеренной влажности, рассчитанной по балансу конденсатора, позволяет оценить точность измерения 2,5 %. Следует, однако, подчеркнуть, что все приборы, основанные на методе проб, измеряют влажность на срезе приемника, а не в потоке. В этом их принципиальный недостаток. Простота сепарационного устройства очевидна, однако любой сепаратор при малых скоростях потока обладает значительными габаритами. Сепаратор, кроме того, не позволяет вести непрерывное измерение время измерения в одной точке достигает 10 мин. Возможны погрешности, связанные с необратимыми явлениями, происходящими в магистрали при отсосе неравновесного влажного пара в сепаратор. Прибор малопригоден для осуществления траверсирования потока влажного пара, так как практически сложно осуществить заборное устройство небольших размеров. [c.39]
Калориметрический, сепарационный и радиоактивный методы в газодинамической лаборатории МЭИ не применялись. [c.39]
4) можно получить объемную влажность в зоне просвечивания, зная ослабление излучения, плотности воды, насыщенного и сухого пара и массовый коэффициент поглощения р.. По (2.4а) можно рассчитать влажность в зоне просвечивания. [c.40]
Газодинамический метод. Он основывается на зависимости перепада давлений на соплах и отверстиях от влажности (гл. 6). При постоянном перепаде давлений с изменением влажности меняется расход смеси. Особенно чувствительной к изменению влажности оказалась труба Вентури, течение в которой конфу-зорно-диффузорное. В [72] получены тарировочные характеристики трубы Вентури, использованной в качестве датчика влажности. Подобный способ измерения расходной влажности может быть реализован в схеме зонда относительно небольшого диаметра. Недостаток газодинамического метода состоит в его чувствительности к изменению режима в зоне измерения (числа М) и дисперсности. [c.41]
Степень поляризации рассеянного света в видимой части спектра для диапазона значений радиуса а = 0,05н-0,25 мкм и угла наблюдения 5 = 90° изменяется с изменением монотонно. Радиус может быть оценен по измерениям интенсивности поляризованного света с помощью поляризационного фотометра. При больших радиусах частиц поляризация изменяется нерегулярно, максимум интенсивности смещается в сторону углов, больших 90°, появляются венцы и радуги. [c.43]
Схема зонда с применением гелий-неонового лазера показана на рис. 2.16.. Лазер ЛГ-56 с блоком питания СБП-5 дает пучом света с длиной волны 1 — = 0,6328 мкм. Фотометрирование интенсивности излучения рассеянного света под углом 20° вперед и назад осуществляется фотоэлектронным умножителем ФЭУ-51. Питание ФЭУ производится от стабилизированного высоковольтного выпрямителя Б5-24, а ток ФЭУ регистрируется микроамперметром М-95. В конструкции зонда использованы стекловолоконные световоды, что позволило выполнить его небольших размеров. Луч света от лазера по трубке 1 направляется через отверстие 2 диаметром 0,7 мм в головке 5 в исследуемый объем среды. Информация о рассеянии света через насадки 3 поступает к торцам световодов 6 и выводится к ФЭУ. Трубка 1 и световоды 6 проходят внутри тубуса зонда 7, с которым соединена головка зонда 5. Насадка 3 предохраняет световод, от механических повреждений. Отверстия в головке лежат в плоскости поляризации света. Продувка воздухом через отверстия 4 предотвращает попадание влаги в рабочие каналы. [c.46]
Во многих случаях, особенно при малых скоростях движения влажного пара, можно успешно использовать методы улавливания капель и метод отпечатков. В первом случае капли улавливаются в слой масла, их средний размер определяется по измерениям в поле микроскопа. Такой метод может быть эффективно использован для измерений дисперсности в ресиверах экспериментальных установок. В этом случае может обеспечиваться полная достоверность измерений за счет консерваций капель, осевших на пробное стекло, покрытое слоем масла. Консервация осуществляется путем прокола слоя масла стержнем При этом небольшая часть капелек, осевшая на масло, внедряется в него и сохраняется (консервируется), остальные капли испаряются с поверхности масла. Законсервированные капли можно легко распределить по поверхности предметного стекла микроскопа и получить нужную плотность для удобства расчета среднего размера, причем отбор пробы и перенос ее на предметное стекло микроскопа производится обычной пипеткой. [c.46]
Метод отпечатков с использованием, например, сажевого покрытия также применяется для измерений среднего размера капель. Этот метод требует отбора проб на пробное стекло, покрытое слоем сажи. Внедрение капель в слой сажи, как известно, приводит к появлению отпечатка, размер которого связан с размером капли, и поэтому большой интерес представляет влияние скорости отбора на точность измерений по отпечаткам. Такие опыты были проведены [36] при исследовании спектра капель форсунки, дающей средний размер капель 16 мкм, при скоростях отсоса капель на пробное стекло от 40 до 100 м-с . Данные опытов приведены на рис. 2.17, а. Видно, что йо/ к 2,5 (do—диаметр отпечатка йк — диаметр капли). [c.46]
ЗОНДЫ для измерения размеров и распределения капель, для выборочного контроля дисперсности, а в сочетании с современной техникой счета частиц используемые телевизионные микроскопы позволяют автоматизировать расчеты. На рис. 2.17,6 приведена конструктивная схема зонда, в котором реализован метод улавливания капель в тонком слое силиконового масла. В цилиндрическом корпусе зонда на скользящей посадке установлена гильза в гильзе размещена штанга, на конце которой эксцентрично расположена улавливающая пластинка размером 2x3 мм (или диаметром 2,5 мм). Гильза может поворачиваться на 90°, открывая или закрывая приемные отверстия. Вентиляция зонда в нерабочем состоянии производится через отверстия 9 и W. Пластинка 4 ориентируется по нормали к приемному отверстию с помощью штифтов. Штанга позволяет быстро вынуть взятую пробу капель. Проба фотографируется через микроскоп, производится счет частиц и строится функция распределения. [c.47]
Для измерения распределения капель жидкости с низкой проводимостью и при больших скоростях потока (до 180 м/с) А. С. Федоровым [147, 148] предложена схема с высокочастотной коррекцией (рис. 2.18). Постоянное напряжение or источника подается во входную часть измерительной схемы. При замыкании электродов движущейся каплей в первичной обмотке трансформатора возникает ток. Импульс со вторичной обмотки поступает на вход импульсного усилителя. Усилитель имеет подъем частотной характеристики в диапазоне от 0,1 до 20 МГц. Выходное напряжение усилителя приобретает вид импульсов длительностью 1,5 МКС. Резистор R в этой схеме служит для регулировки полосы пропускания контура, образованного первичной обмоткой трансформатора и паразитной емкостью. Частотная характеристика трансформатора практически равномерна в диапазоне от 0,1 до 30 МГц. Схема обеспечивает эффективное подавление помех, спектр которых является более низкочастотным. В то же время из-за подъема частотной характеристики на высоких частотах, в области которых находится спектр полезного сигнала, амплитуда полезных импульсов увеличивается. При этом уменьшается число потерянных импульсов от капель малого размера, связанное с влиянием паразитной емкости. Скорость счета импульсов определяется с помощью счетчика. [c.48]
Обработка опытных данных сводится к численному интегрированию уравнения (2.13). [c.50]
Сравнение различных методов измерения размеров капель показывает, что сходимость результатов зависит от условий эксперимента. При больших скоростях движения (до 150—180 м/с) расхождение между оптическим и электрическим методами невелико метод отпечатков показывает существенно отличающиеся результаты. При малых скоростях метод Викса—Даклера, оптический и метод отпечатков дают близкие результаты (рис. 2.21). [c.51]
Известны монографии и статьи [35, 122—123 и др.], в которых полно изложены теория и методика, а также результаты лабораторных исследований лазер- ных анемометров. Учитывая перспективность метода в исследованиях двухфазных сред, ниже весьма кратко сообщаются некоторые сведения о ЛДА и ЛРА и о работах, выполненных в газодинамической лаборатории МЭИ. [c.52]
В двухфазных течениях, включающих светорассеивающие частицы (капли), эффективно используется лазерная доплеровская анемометрия — бесконтактный оптический метод измерения скорости движения жидкой фазы. Этот метод можно использовать для прямого измерения коэффициента скольжения жидких (или твердых) частиц, их размеров, степени турбулентности несущей фазы. [c.52]
Оптическая диагностика двухфазных сред, бурно развивающаяся в последнее время, использует лазерные доплеровские анемометры по дифференциальной схеме (ЛДА) и лазерные решеточные анемометры (ЛРА). Различие между ними заключается в том, что пространственная решетка — модулятор в первом приборе формируется за счет интерференции двух когерентных лучей лазера в потоке, а во втором — либо проецируется в поток оптической системой, либо создается на фотоприемнике рассеянного света. Отсюда следует, что ЛРА не требует когерентного источника света и поэтому соответствующий прибор более прост по оптической схеме. Однако в связи с тем, что интерференция двух гауссовских пучков когерентного света дает решетку с синусоидальным пространственным распределением освещенности, ЛДА имеет более чистый сигнал с малым содержанием гармоник. В ЛРА обычно используют решетку с пространственным распределением освещенности (пропускания) в виде меандра, но сигнал содер-.жит высшие гармоники, т. е. менее чист . Энергетическая оценка ЛДА и ЛРА показывает, что при равных условиях ЛДА требует в 2 раза менее мощный источник света, так как при интерференции пучков в месте максимальной осве-сЩеиности пространственной решетки волны света складываются, тогда как в ЛРА половина мощности источника пропадает — затеняется пространственной решеткой-модулятором. Сравнительная оценка ЛДА и ЛРА, использующих одну и ту же оптику, проведена в [35, 122]. [c.52]
На рис. 2.24, б приведено изменение fz в функцин скорости с для реше-ток-модуляторов с различным D. Сравнение диапазонов изменения доплеровской частоты для ЛДА и ЛРА говорит о том, что в ЛРА сдвиг fn на единицу скорости меньше, и поэтому проблема значительного усиления сигнала с фотоприемника не представляет трудностей, так как широкая полоса пропускания усилителя не обязательна. Так, для решетки с D=4Q0 мкм вполне достаточно иметь усилитель с полосой около 10 мГц. В этом случае легко получить усиление примерно 200—300 раз с малым шумом, приведенным ко входу усилителя. Лазерные доплеровские анемометры, как следует из принципа их действия,, инвариантны к оптическим неоднородностям, движущимся вместе с потоком. Необходимо только, чтобы коэффициент скольжения этих частиц мало отличался от единицы и частицы хорошо рассеивали свет. Поэтому калибровку лазерных анемометров по скорости можно осуш,ествлять просто с помощью вращающихся прозрачных дисков путем сравнения доплеровской частоты с угловой скоростью вращения. Сигнал дает естественные рассеивающие неоднородности, возникающие при обработке дисков. [c.54]
Расчетный способ калибровки ЛДА требует точного определения угла сведения лучей для ЛРА необходимо только определить линейный коэффициент преобразования оптической системы и знать пространственный период решетки-модулятора D. В этой связи отметим, что лазерная доплеровская анемометрн.ч является абсолютным методом (при v=l) для измерения скоростей потоков жидкости и газа в случае измерения скоростей стационарного течения с достаточной точностью их аппаратный коэффициент может быть определен расчетным путем. Для одно- и двухфазных сред при измерении скорости несущей фазы необходимо вводить поток светорассеивающих частиц. С этой целью создаются специальные генераторы капель. [c.54]
Обзор работ по использованию лазерных анемометров для однофазных потоков представлен в [122]. Их применение для двухфазных потоков описано в 35, 122]. Исследования, приведенные в [36, 112, 123], посвящены скольжению частиц жидкой фазы в двухфазном потоке, где почти с одинаковым успехом можно использовать как ЛДА, так и ЛРА. Однако неизбежное возникновение пленки жидкости на прозрачных стеклах канала приводит к нарушению когерентности лучей ЛДА и увеличению фоновых засветок, что выражается в увеличении шума и даже исчезновении доплеровского сигнала. В ЛРА, где когерентность луча не имеет значения, эта проблема отпадает и основная причина ухудшения сигнала объясняется фоновыми засветками. Заметим, что подобное явление сильно сказывается при работе с лазерными анемометрами в узких каналах. При исследовании двухкомпонентных потоков (воздух—вода) преимущество ЛРА в сравнении с ЛДА, использующим бипризму Френеля в качестве расщепителя луча, были очевидными. [c.55]

Вернуться к основной статье

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...