Ультразвуковой способ определения концентрации нерастворенного газа в жидкости

Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М. Кл, Я 01 Й 29/02 2125/18-1 Гооударстаенный комитет Совета Мнннотроа СССР оо делан изобретений и открытий.78 ания ггатт ия оп) Авторыизобретения ая на Ленина и орденагосударственный унЖданова инградский ор асного Знамеим. А. А рудовогоерситет 1) Заявитель(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАСТВОРЕННОГО ГАЗА В ЖИДКОСТИции цестокечеИзобретение относится к техническойакустике и технике неразрушающего контролятехнологических процессов и может бытьиспользовано в химической, металлургической, авиационной промышленностях, а такжев атомной энергетике и криогенных устройствах,Известны акустические способы определения количества газовых включений по изменению прошедшего импульса ультразвуковых колебаний в зоне, близкой к переднемуфронту 1.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ определения концентрации газовых пузырьков, заключающийся в генерировании акустическойволны, облучающей исследуемую систему, региснрировании акустической волны, прошедшей через жидкость с газовыми пузырьками,последующем сравнении сигналов 2.Однако отсутствие линейной зависимостив резонансной области частот между ослаблением акустических волн и концентрациейпузырьков делает этот способ непригоднымдля измерения концентрации. Кроме того,непрерывный режим генерации ультразвуковых волн, используемый в этом способе,делает его непригодным для контроля нерастворенной газовой фазы в ограниченных объемах, которые имеют место в некоторых технологических процессах, так как отражение от стенок объема волны мешает выделению зондирующего сигнала.Целью изобретения является возможность измерений концентрации при любых размерах газовых пузырьков, при изменяющемся дисперсном составе, вследствие изменения концентрации газовой фазы, пространственной и временной флуктуации.Эта цель достигается благодаря тому,что осуществляют импульсное генерирование акустической волны на частоте, превышающей резонансную частоту самых маленьких газовых пузырьков, и измеряют среднюю 1 статистическую величину акустических сигналов, прошедших различные расстояния в жидкости с газовыми пузырьками, о концентрации нерастворенного газа в жидкости судят по изменению .коэффициента ослабления.Сущность предлагаемого способа поясняется на примере измерения концентра газовых пузырьков, возникающих в про се гидродинамической кавитации в по трансформаторного масла, протекающего 25 рез дроссель в трубопроводе и электролизе, вЪ ввнцентро ПИ Заказ 4252/3 лиал ППП Пат 3%-ного раствора соли ХаС 1. Ослабление акустической энергии в газовых эмульсиях связано с несколькими механизмами потерь; вязкими, рассеянием, тепловыми и резонансными. Коэффициент ослабления акустической энергии, когда отсутствует гидродинамическое взаимодействие между частицами, можно представить в виде суммы соответствующих коэффициентова = а ю + О ро,се+ О к, + ащю,щ + д рез В зарезонанснои области частот, где длина волны соизмерима или меньше размеров частиц, основную роль из всех механизмов ослабления акустических волн начинает играть геометрическое рассеяние, которое приводит к линейной зависимости между коэффициентом дополнительного ослабления и концентрацией газовых пузырьков.Ла = п 2 тг,где и - концентрация;г - радиус газовых пузырьков.Исследуемая система облучается импульс ными 5 мгц ультразвуковыми волнами. Эта частота более, чем на порядок, выше резонансной частоты самых маленьких газовых пузырьков, возникающих в жидкости. Коэффициент дополнительного ослабления находится по разности между коэффициентом ослабления исследуемой газовой эмульсии а и коэффициентом поглощения, характерным для данной жидкости ао.Ьа =а - аогде а = 1 Рг - 1 Р/х - х, Р, Р - средние статистические величины акустических сигналов, прошедших расстояние х, х соответственно в жидкости с газовыми пузырь- кари: Относительная концентрация газовых пузырьков определяется по отношению коэффициентов ослабления. С помощью предварительной тарировки определяют абсолютные значения концентрации. На чертеже приведены концентрационные зависимости дополнительного коэффициента ослабления в резонансной при у = 150 кгц,= 300 й зарезонансной при у = 5 мг цобластях частот для газовых пузырьков, возникающих при электролизе 3/,-ного раствора соли ИаС при температуре 25 С. Эти графики показывают, что в резонанснои области нет линейнои зависимости между ослаблением акустических волн и концентрациейгазовой фазы, которая четко проявляется в зарезонансной области частот.Способ обеспечивает возможность изме Оренин концентрации нерастворенной газовой фазы в динамических двухфазных системах при любых размерах газовых пузырьков, при меняющемся дисперсном составе, в различных, в том числе и малых, объемах исслеУльтразвуковой способ определения кон центрации нерастворенного газа в жидкости,заключающийся в генерировании акустической волны, облучении исследуемой среды, регистрации волны, прошедшей через нее, и последующем сравнении сигналов, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений концентрации при любых размерах газовых пузырьков, при изменяющемся дисперсном составе, осуществляют импульсное генерирование акустической волны на частоте, превышающей резонанс- ЗО ную частоту самых мелких пузырьков, и измеряют среднюю статистическую величину акустических сигналов, прошедших различные расстояния в жидкости с газовыми пузырьками, о концентрации нерастворенного газа в жидкости судят по изменению коэфЗо фициента ослабления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент Франции2229971, кл. 6 01 И29/02, 1975.2 Авторское свидетельство СССР128203, кл. б 01 И 29/02, 1960. Тираж 1112годписиоег. Ужгород, у-,. 11 роектная,