Способ исследования процессов перемешивания в модельных потоках

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (11) г 4 Г 01 Р 5/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ рственныи за сти иВ сб.:ких изм СССР 1985 СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Власов Ю,Н. и др, Визуатечений для измерения скоротурбулентности жидкости.Метрология в гидродинамичесрениях. - М., 1974, с.24-25.Авторское свидетельствоФ 1285376, кл. С 01 Р 5/00,(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВпеРемецгиВАния В мОдельных пОтОкАх(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследований параметровперемешивания в модельных потокахстратифицированных жидкостей. Цельюизобретения является расширение количества исследуемых параметров засчет дополнительного определения параметров массообмена в модельномпотоке. В двух сосудах готовят растворы фотохромных жидкостей. В одномсосуде фотохромную жидкость создаютпутем растворения в кислой средеферриоксилата калия совместно с красной кровяной солью, а в другом -путем растворения в кислой средеферриоксилата калия совместно с1,1-0-фенантролина. Причем ферриоксилат калия растворяют в количестве0,3-0,4 г/л, 1,1-0-фенантролин 0,30,4 г/л, а серной кислоты добавляют0,5-1 г/л. Фотохромные соли заливаютв кюветы так, чтобы они не смешивались и располагались поочередно между слоями исследуемой жидкости. Приимпульсном возбуждении жидкости слоижидкости приходят в движение, Облучают исследуемую область лучом лазера.При этом в области облучения возникают синие и красные цветовые метки,Перемещение меток дает информацию опрофиле скорости потока, а границыметок - о границах слоев. 2 табл.10 Изобретение относится к измеригельной технике и может быть испольэовано для исследований параметровперемешивания в модельных потоках,в частности стратифицированных жидкостей,Цель изобретения - расширение количества исследуемых параметров засчет дополнительного определения параметров мас.сообмена в модельном потоке.Способ осуществляют следующим об,разом,В двух сосудах готовят растворыфотохромных жидкостей, В одном сосудефотохромную жидкость создают путемрастворения в кислой среде ферриоксалата калия совместно с красной кровяной солью, а в другом - путем растворения в кислой среде ферриоксалатакалия совместно с 1,1-0-фенантролина.Причем ферриоксилат калия растворяютв количестве 0,3-0,4 г/л, краснуюкровяную соль - в количестве 0,30,4 г/л, 1,1-0-фенантролин 0,3-0,4 г//л, а серной кислоты добавляют 0,51 г/л.Фотохромные слои заливают в кюветыили во входную камеру гидроконтуратак, чтобы они не смешивались и располагались поочередно между слоямиисследуемой жидкости. Приводят слоижидкости в движение и воздействуютна них индуцированным лазерным лучом,вызывающим фотохромную реакцию.Поперек потока формируются цветовые метки, Причем в слоях, в которыхрастворен ферриоксилат калия совместно с красной кровяной солью, образу. -ется синяя метка, а в слоях, в которых растворен ферриаоксилат калиясовместно с 1,1-0-фенантролином,красная метка. Причем, регистрируемоеперемещение меток дает информацию опрофиле скорости, а границы метокграницы слоев,В результате взаимодействия слоев друг с другом проходит взаимное проникновение одного слоя в другой. На границе между слоями возникает область, в которой цвет меняется от красного до синего через желто-светло-коричневый, коричневый, темно- коричневый, сине-темно-коричневый. Причем цвет метки зависит от процентного соотношения красной кровяной соли и 1,1-0-фенантролина, т.е зная цвет метки можно однозначно 152040 определить процентное соотношение названных веществ. Предварительно должны быть сделаны эталонные снимкицветовых жеток с различными соотношениями красной кровяной соли и 1,1-0- фенантролина.Приведенные диапазоны концентраций реагентов - оптимальны и получены экспериментально.Результаты экспериментов приведены в табл.1 и 2.Из табл.1 видно, что если концентрация ферриоксилата калия и красной кровяной соли меньше 0,2 г/л (концентрация обоих реагентов должнабыть одинакова, так как они вступают между собой под влиянием ультрафиолетового излучения в химическую реакцию, и яркость метки определяетсятолько концентрацией компонента,чья массовая доля меньше образованная метка из-за слабой окраски нерегистрируется кинофотоаппаратурой.Если концентрация компонентов превышает 0,4 г/л, определить границу проникновения молекул одного слоя вдругои нельзя, так как слишком яркая окраска (например синяя) несущей фазы забивает слабую окраску (красную) небольшого количества проникшей жидкости (дисперсной фазы) и окраска метки практически не меняется, несмотря на то, что слои частично смешаны, до тех пор, пока концентрациядисперсной фазы не достигнет значения 0,2,Если концентрация меньше 0,4 г/л,наличие уже сравнительно небольшогоколичества дисперсной фазы в несущей(порядка 0,005) уже приводит к изменению и регистрации изменения цветаметки.Как видно из табл,1 наиболее оптимальными концентрациями являются:ферриоксилат калия 0,3-0,4 г/л, красная кровяная соль 0,3-0,4 г/л с добавлением серной кислоты 0,5-1,0 г/л,Если концентрация компонентов меньше 0,4 г/л, удается определить наличие жидкости из прилегающего слоя, при ее концентрации 0,008, и точно определить границу проникновения жидкости из одного слоя в другой. Если концентрация равна 0,5 г/л, до тех пор, пока концентрация проникающей жидкости не достигнет объемной доли 0,25, определить и зарегистрировать изменение цвета метки не удается,Таблица 1 Концентрация, г/л: ферриоксилат калия 0,2 0,4 0,3 0,5 красная кровяная соль 0,4 0,5 0,2 0,3 серная кислотаКонтрастность 0,3 1,0 0,5 1,2 Бледная Яркая Яркая Яркая метки 5,0 6,5 Длина метки, см Не определена Возможность определения границы Не опОпре- Определе- делена ределена на Таблица 2 Концентрация, г/л: ферриоксилат калия 1,1-0-фенантролин,0,5 0,3 0,2 0,4 0,3 0,4 0,5 0,2 серная кислотаКонтрастностьметки 1,2 0,5 0,3 1,0 Бледная Хорошая Яркая Яркая Не оп,5 5,0ределена 4,0 Длина метки, см Воэможность определения границы Опре Опре- Не определена делена делена ВНИИПИ Заказ 4762/41 Ти аж В 47 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретенияСпособ исследования процессов перемешивания в модельных потоках, заключающийся в формировании между слоями исследуемой жидкости слоев фотохромной жидкости, воздействии на слои жидкости индуцирующим лазерным излучением и регистрации перемещения полученных в зоне облучения цветовых меток, по результатам которых судят о параметрах процессов перемешивания в модельных потоках, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения количества исследуемых параметров за счет дополнительного определения массообмена,4255534между слоями исследуемой жидкостипоочередно формируют слои различныхфотохромных жидкостей, одни получае 5мые растворением в кислой среде ферриоксилата калия совместно с краснойкровяной солью, а другие - растворением в кислой среде феррноксилатакалия совместно с 1,1-0-фенантролина,при этом ферриоксилат калия растворяют в количестве 0,3-0,4 г/л, краснуюкровяную соль в количестве 0,30,4 г/л, 1,1-0-фенантролин 0,30,4 г/л, а серной кислоты добавляют0,5-1 г/л, а о параметрах процессовперектешивания судят по изменению цвета меток,