Способ определения типа колебаний парогазовых включений в жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 325 51) 5 С 01 И 27/02 Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСНОМ арственн цк в динами . 60-80,СССР1969,ниес ство 9/О 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ "ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(5 Й) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА КОЛЕБ НИИ ПАРОГАЗОВЕ 4 Х ВКЛЮЧЕНИЙ В ЖИДКОС (57) Изобретение относится к гидро Изобретение относится к измерениям свойств газонасыщенных жидких сред и может быть использовано в науке и технике, связанных с процессами измерения и контроля свойств таких сред, находящихся в движущемся состоянии или под деиствием знакопеременных давлений и градиентов температур, а также в состоянии гидродинамической или акустической кавитации.Изобретение может быть эФФективно использовано как в лабораторных условиях, так и в условиях технологического процесса, в том числе непрерывного, а также при определении типа ко,"- лебаний парогазовых включений в натурных морских условиях.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, надежностиупрощение процесса измерения,динамике и акустике и может быть использовано для измерения и контролясвойств гаэопаронасыщенных жидкихсред. Цель изобретения - .расширениеобласти применения, упрощение и увеличение скорости измерения, повышенипомехозащищенности. Способ заключается в выделении исследуемого объемасреды, приложении к нему акустического и переменного электромагнитногополей. Частота электромагнитного поля больше частоты акустического поляРегистрируют частотный спектр электропроводности, по частотам известныхспектральных составляющих которогосудят о типе колебаний газовых и паровых включений, 1 ил. Способ определения типа колебаний Е парогазовых включений в жидкости в акустическом поле известной частоты заключается в выделении исследуемого объекта жидкости и регистрации частот. ного спектра заданной Физической характеристики среды. К исследуемому объему среды прикладывают переменное электромагнитное поле с частотой, большей частоты акустического поля, в качестве Физической характеристики выбирают электропроводность среды, а о типе колебаний судят по частотному спектру электропроводности ис" следуемого объекта среды. Мгновенное изменение электропроводности газожидкостной среды непосредственно связано с мгновенным изменением объема непроводящих газовых, паровых и гаэопаровых включений в зависимости от их про 3 193325 4хождения (акустическая кавитация, ка-, витация кипения и т.п.).Способ осуществляется следующим образом.Измеряют изменение электропровод- ности среды, в которой возможно газо- выделение или кавитация, Для этого могут быть использованы, например известные мостовые схемы, каждая с двумя электролитическими ячейками, одна из которых является защищенной от кавитации, с последующей регистрацией и спектральным анализом разностного сигнала на выходе моста. 5На чертеже приведена схема устройства, реализующего данный способ.Устройство содержит генератор высокой частоты 1, питающий измерительную мостовую схему 2. К выходу мосто вой схемы через селектирующий прибор 3 например узкополосный усилитель, подключается индикатор или измеритель, ный прибор ч. Мостовая схема содержит измерительную 5 и эталонную 6 ячейки. 25 Измерительная ячейка помещается в изучаемую область жидкости, а эталонная помещается в звуконепроницаемый экран. Ячейка представляет собой пару электродов. 30 Измерение электропроводности производят с использованием переменногонапряжения питания моста от генератора1 на частотах, позволяющих пренебречьвлиянием приэлектродных явлений, отстроиться по частоте от электромагнитных помех и настроиться на частоту селвктируоцего прибора,Перед измерением мостовая схемапредварительно балансируется потенциометром 7.Из-за питания моста переменным током с частотой выше частоты акустического поля спектра напряжения на выходе моста получается смещенным на час.тоту напряжения питания, Меняя последнюю, можно двигать спектр как целое относительно неподвижного селек"тирующего участка спектроанализатора,Выходной сигнал селектирующего прибора, пропорциональный амплитуде анализируемой спектральной составляющей,поступает на измерительный прибор.Акустическая кавитация создавалась вванне 8 с водой магнитострикционнымпреобразователем 9. Акустическое дав,ление в межэлектродном промежутке измерялось гидроФоном,Изменение электропроводности исслеровали в отстоявшейся и свежей водопроводной воде при комнатной темпера"туре.В результате экспериментального ис,следования, проведенного с целью изу 1чения зависимости от времени изменения электропроводности жидкости вакустическом поле, в спектре измене-ния электропроводности отстоявшейсяводы обнаружены линии, соответствующие гармоникам основной частоты акустической волны, создающей кавитацию(2-я, 3-я), и суЬгармоника Гд /2 сосвоими гармониками. Появление каждойиз этих спектральных составляющихсвязано с определенной величиной акустического давления, а величина их яв- .ляется Функцией газосодержания водыи величины акустического давления,Исследования показали насыщение испад Функции амплитуды гармоническихсоставляющих пйв изменения электропроводйости от акустического давления.Причиной этого может быть уменьшениепри некоторых давлениях числа пузырьков, имеющих размеры, близкие к резонансному, из-за их разрушения приколеЬаниях большой амплитуды,Наличие гармонических составляющихсвидетельствует о наличии нелинейныхколебаний пузырьков, а субгармонических - о п 15 Оцессе их схлопывания в периоды, кратные отрицательному полупериоду волны основной акустическойчастоты,П р и м е р. Берут воду при нормальных условиях. Возбуждают акустическое поле частотой 23 кГц, Прикладывают к электролитическим ячейкам напряжение (переменное) с амплитудой 1 В и частотой 200 кГц Регистрируют спектр изменения электропроводности отстоявшейся воды. При акустических давлениях Р = 0,02 атм парогазовые полости колеблются с частотой Г, т.е, синхронно с частотой акустического поля, При давлениях в 0,05 атм появляются колебания пузырьков с частотой в 2 раза большей, а при давлениях 0,1 атм - колебания пузырей на половинной суЬгармонике 21;/2, причем количество таких пузырей растет с ростом давления и при давлении .15 ати их объем вдвое превысит объем1пузырей, колеблющихся с удвоенной частотой.Составитель В, ЕкаевженкоТехред М.Ходаяич Коррект алец ктор М. Не Тираж 508 П твенного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская наЗаказ 397ВНИИПИ Госуд писное открытиям , д. /5 КНТ ССС ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 19 роизводственно 5 15133Формула изобретения Способ определения типа колебаний парогазовых включений в жидкости,заключающийся в том, что на исследуемый объем воздействуют акустическим полем и регистрируют частотный спектр физической характеристики среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це лью повышения помехоустойчивости, на 25 6дежности и упрощения процесса измерения, к исследуемому объему среды прикладывают переменное электромагнитноеполе с частотой, большей частоты акустического поля, в качестве физическойхарактеристики выбирают электропроводность среды, а по частотному спектруэлектропроводности выделенного объемасреды судят о типе колебаний парогвэовых включений.