Способ измерения расхода твердого диспергированного вещества в двухфазном пульсирующем потоке

-. ИМБ Б,9ОПИСАН И БРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ сервато ешков телеи. 1963.гофазных ВЕРВ те е польГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ РАСХОДАДОГО ДИСПЕРГИРОВАННОГО ВЕЦЕСТДВУХФАЗНОИ ПУЛЬСИРУЮЦЕИ ПОТОК87) Изобретение относится крологическому приборостроениючастности к измерителям расходой фазы, и предназначено для2 зования в качестве индикатора метелей и пыльных бурьЦелью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения пульсирующего потока. На электроде 1, установленном на определенной высоте, появляется электричес" кий заряд, Сигнал на выходе электрического усилителя 2 содержит как постоянную, так и пульсирующую низкочастотную составляющую, причиной которой являются пульсации твердого вещества, а также скорость ветра, кото" рые создают завышение тока электризации. В пороговом устройстве 5 выделяются несколько участков сигнала по а степени интенсивности. На выходе суммирующего усилителя 6 сигнал пропорционален расходу твердых частиц (снега). 1 ил.Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, в частности к измерителям расхода твердой фаЗы, и предназначено для использованияЬ качестве индикатора метелей и пыльНых бурь в составе автоматических дистанционных метеорологических станций,Целью изобретения является расширеОие функциональных возможностей зачет обеспечения измерения пульсируюих потоковНа чертеже изображена блок-схемастройства, реализующего предлагаеый способ.Устройство содержит установленныйа определенной высоте электрод 1,оединенный с электрометрическимсилителем 2, сглаживающий конденсаор 3, Функциональный усилитель 1, пооговые устройства 5 и суммирующий, силитель 6,РСущность способа заключается в следующем. 25Иеханизм формирования электричесого заряда на электроде (генерацияаряда) связан с разделением зарядаа границе двух сред и разрывом этогодвойного слоя", при этом отлетающаячастица уносит заряд одного знака, ана электроде остается заряд другогознака. При этом интенсивность накопления заряда сильно зависит от внешних условий (скорости соударения, тем 35пературы, влажности, формы соударяемых тел) . Эти зависимости в каждом,отдельном случае устанавливаются экспериментально. При малых скоростяхвеличина заряда, накапливаемого на ми 4 Ошени (электроде), определяется и собственным зарядом снежинок, но далеезаряд, разделяемый за счет удара снега о металл, растет пропорциональноЧ (скорость снежинки) и превышаетсобственный заряд снежинок, которымпри больших скоростях ветра можнопренебречь. Электрический ток 1, измеряемый в метели, оказывается пропорциональным расходу вещества Р и квадрату скорости Ч, где Р - расход твердого вещества.Кроме передачи заряда электродупри ударе наблюдается еще и наведение заряда на электрод пролетающимимимо электрода и не касающимися егочастицами снега, которые имеют собстеенный заряд, возникающий за счетконтактов снежинок друг с другом, а также трения их о поверхность слежавшегося снега. Индукционное заряжениесоздает двуполярные симметрицные импульсы, которые наблюдаются при самыхслабых поземках, когда отрыв снега отповерхности происходит только в.отдельных местах. Частота импульсов соответствует турбулентному участкуспектральной характеристики скоростиветра (период от нескольких секунд доминуты). Собственный заряд снежиноксильно зависит от влажности, температуры и формы снежинок, поэтому амплитуда этих импульсов меняется в широкихпределах и появление их в начале явлений переноса понижает точность фиксации нижней границы тока, соответствующей точке начала переноса,В отлицие от собственного зарядаснежинок (цастиц пыли) заряд, приобретаемый при ударе снега о металл (который определяется существованием контактной разности между металлом ильдом), значительно меньше зависит отвлажности и температуры поэтому влиянием этих факторов на электризациюможно пренебречь по сравнениюс влиянием на электризацию скоростиудара (скорости ветра), Этот факти позволяет определить несколько градаций интенсивности снегопереноса.Испытания показали, цто налипанияснега на электрод в условиях метелине происходит из-за отсутствия водныхчастиц, При температурах, близкихк нулю, когда возможно существование мокрого снега, влага на поверхности электрода испаряется (за счетсильного обдува), не приводя к появлению устойчивой водной пленки.Явления налипания могут наблюдать-ся лишь при мокром снеге, ледяной крупе со слабым ветром, а также в томслучае, когда устройство оказываетсяна уровне низкой облачности, Это типичные условия образования гололедаи изморози, но в этих условиях выходят из строя и все метеорологическиеприборы. При слабых гололеде и изморози они исчезают за,счет естественного испарения при исчезновении ус"ловий, приведших к их появлению,В начальный момент развития метели возникают знакопеременнье высоко"цастотные пульсации сигнала, которыевносят неопределенность в выбор точки начала отсцета. Конденсатор 3 предназначен для устранения этой неопреФормула изобретения Составитель Н.БурбелоРедактор Т.Парфенова Техред Н.дидык Корректор Н.Король Заказ 8090/48 Тираж 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Н, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 191 153281деленности путем сглаживания пульса-ций с периодами от нескольких секунддо 1 мин, Тем самым начало поземкиточно связывается с моментом, когдаснег достигает уровня электрода.5Сигнал на выходе электрическогоусилителя 2 (из которого отфильтрована знакопеременная составляющая) содержит как постоянную, так и пульсирующую низкочастотную составляющую,вследствие того, что твердое веществораспределено в ветровом потоке неравномерно (что подтверждают наблюденияпрозрачности воздуха при метелях,пыльных и снежных бурях). Причинойвозникновения пульсирующей составляющей являются пульсации концентрациитвердого вещества, а также пульсациискорости ветра. Вследствие зависимости 1 "РЧ, что подтверждается экспериментально, пульсации скорости ветра создают завышение тока электризацииТаким образом, постоянная составляющая несет полезную информацию, апульсирующая - не только полезную,но и ложную, которая уменьшается введением функционального усилителя.После усиления усилителем 4 сигналпоступает на входы порогового устройств 5, которые в сигнале усилителявыделяют несколько участков по степени интенсивности в течение времени с.Количество порогов выбирается, исходяиз необходимых диапазонов измерения,35разность между соседними порогами пропорциональна величине порога. Послеэтого с учетом весовых коэффициентов 8 6К; сигнал обрабатывают с помощью суммирующего усилителя 6, выходное напряжение которого пропорционально количеству твердых частиц в единицу времени, т.е. расходу Р.1Р=, К;т;с;.ьс;,где Т; - заданные величины пороговпо току;с; - время превышения порога;ьс. - время наблюдения;К - весовой коэффициент, опреде 1ленный экспериментально,Способ измерения расхода твердогодиспергированного вещества в двухфазном пульсирующем потоке, включающийизмерение тока электрода, о т л и-.ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей за счет обеспечения измеренияпульсирующих потоков, сначала ограничивают амплитуду пульсаций тока,сравнивают полученный сигнал с заданными порогами, измеряют время превышения величиной тока каждого порогас момента превышения первого порога,а расход определяют по формуле.иР- ,:. К;1,1 1 1где ье - время наблюдения;К; - весовой коэффициент, определяемый экспериментально;Т; - величина порога;- время превышения каждогопорога