Способ определения скорости, плотности и температуры потока газа

САН ОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ У АВТОРАДИО ли эичесандарто РОСТИ, ОКА ГАЗА к изметь исоля про- опроводе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОПЛОТНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТ(57) Изобретение относитсярительной технике и может бпользовано в системах контрцессов перекачки газа в газ Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей эа счетпроведения неразрушающих измерений в трубопроводе, Ультразвуковыеимпульсы в газе и стенке газопровода возбуждают с помощью релятивистских электронов, Регистрацию акустических импульсов производят с помощью пьезоэлектрических датчиков3, расположенных на известных удалениях от места возбуждения импульсов, находящихся в акустическом контакте с поверхностью газопровода 1,Затем определяют отношения амплитудакустических сигналов, распространяющихся в газе и по стенке газопровода 1. 1 ил.о с1 Сгде у= - -а С рации. Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в системах контроля процессовперекачки газа в газопроводе,Цель изобретения - расширение 5эксплуатационных воэможностей за счетпроведения неразрушаюших измеренийв трубопроводе,На чертеже изображена схема дляреализации предлагаемогоспособаСхема содержит газопровод 1, заполненный движущимся газом, источник2 импульсного пучка проникающего излучения, например ускоритель электронов, пьезоэлектрические датчики3, находящиеся в акустическом контакте с внешней поверхностью газопровода, зону 4 взаимодействия излучения со стенкой газопровода и зону 5взаимодействия излучения с газом, 20Предлагаемый способ измерения скорости, плотности и температуры газав газопроводе осуществляется следующим образом.При прохождении импульсного пучка1излучения через стенку газопроводав зоне 4 взаимодействия излучениясо стенкой газопровода в результатеимпульсного нагрева возникают термоупругие напряжения, которые приводят ЗОк возникновению упругих волн, которые ввиду большого акустического рассогласования стенок и газа распространяются в стенках и в газе практически независимо, Распространяюпиеся по стенкам газопровода волны напряжений движутся со скоростью Бстзвука в интервале стенок, значительно превышающей скорость звука 8 вйгазе. Поэтому они приходят в точки 4 Одетектирования существенно раньшеволн напряжений, распространяющихсяв газе. Амплитудное значение волнынапряжений, приходящей по стенке вкакой-либо из двух детекторов, например в 1-м, может быть представлено в виде 8 :Аб, (1)где 8, - амплитудное значение импульса давления в зоне взаимодействия излучения со стенкой;А - постоянный коэффициент,учитывающий геометрию распро- устранения акустической волны по стенке иэ зоны генеРаспространяющиеся в газе упругие волны движутся к левому и правому детекторам с разными скоростямиВ силу этого интервалы времен между возбуждением и регистрацией левым и правым детекторами равны Ь 1; =1 -1 =. (3)По измеренным интервалам. 61, и М определяют скорость газа и скорость звука в газе 2Скорость звука в газе слабо зависит от его давления (плотности) и существенно зависит от температуры Т. Так, в приближении идеально" го газа отношение теплоемкостей газа;вес 1-й грамм-молекулыгаза;8,314 Дж/град - газоваяпостоянная; Т - температура газа по шкале Кельвина.Т =Б-- ( ф + -) (6)р Рд х х рБ 4 В лс МТаким образом, зная скорость газа Я , можно определить его температуру,Амплитудное значение волны напряжений, генерируемой в газе и регистрируемой 1-м детектором 51, может быть представлено в виде 6 =ВЕ (7)где 6 - амплитудное значение импульса давления в зоневзаимодействия излученияс газом.В - постоянный коэффициент,учитывающий геометрию распространения волны по газу из зоны генерации,12 1223 ями числя частиц и радиуса пучка отимпульса к импульсу. Используя выражения, полученныевыше, получаем Формула и э о б р е т е н и я 6, В Гд (дЕ/дх). -т - т (8)А(дЕ/дх)евСпособ определения скорости, плотности и температуры потока газа путем возбуждения в потоке акустического импульса с помощью облучения по О тока сфокусированным пучком импульсного электромагнитного излучения и регистрации времени распространения акустического импульса вдоль и против потока с помощью пьеэозлектри ческий датчиков, расположенных наизвестном расстоянии от возбуждения акустического импульса, по которым судят об измеряемых параметрах, о тл и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет проведения неразрушающих измерений в трубопроводе, облучение потока проводят релятивистскими электронами, при этом о плотности газа судят по отношению ампли где Г и Г - параметры Грюнайэенастгаза и вещества стенКИУдельные энергетические потеричастицы в газе пропорциональны егоплотности /э .Вводя обозначения-1сг д /д т6Р=С -- О 1)стоОпределение величиныпутем2сравнения акустических сигналов, генерируемых в гаэе 6 и в стенке га"Язопровода 8позволяет устранить ошибки, вносймые возможными вариацитуд акустических импульсов, распространяющихся в газе и в трубопроводе. Составитель И.ПоповТехред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко Редактор А.Козориз Заказ 6334/44 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1)3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5