Способ определения параметров процесса смешения в потоке жидкости

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН А Г 51)5 С 01 Р 5 НИЕ ТЕНИ МУ СВИ 2 то ж тиви ьсным дез Причем азерцогоширинлучарующеТИ ЕП цы.ицдуци,цлительцосными. Отцо дезактищего лазер- тношения ци т цсивностеи 1 и отоицдуцир задают цз с цего вир ных че ехр(-К 1 )ехр(-К Ь)гце К коэЫэцпие рующего и лучей, а нт я Ьотоицдуцищего лазерныхследуемого сети возникают ощеш дезактивирую Ь - шприца ис потоке жидкос разной инте гистрация пер етовых меток ченця бластиаски, Рецных цеделитьи ицтенойные з цвностью ок емещения полпозволяет о зремя переме явного перем ванин, обласшивания и зас цы овано сследо ция процессоости. перемешивация Цельюизоб шение инФорма определения пв жи тен вцо я является повыти способа за счет ров процесса смево всем исследуее ния одновреме мом сечении поток Способ осущест разом.ют следую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Институт проблем механики АНСССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛГЯИЯ ПАРАМЕТРОВПРОЦЕССА СМЕШЕПИЯ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметровсмешения потоков жидкости. Цельюизобретения является погышецие иц 6 ормативности способа за счет определения параметров процесса смешения одновременно во всем исследуемом сече-нии потока. В кювете создают несколько слоев жидкости с разной концентрацией Ьотохромцого вещества (ФХВ) илина входе канала подают несколько потоков с разной коццецтрациец ФХВ. ОбИзобретение относится к измериельной технике и может быть испол,ЯО 1561044 лучают импульсным фотоицдуцирующимлучом цселедуемое сечение потока.Затем через 10 - 10 с облучают- м с сечение потока импуующнм лазерным лучоу дезактивцрующеговыбирают больше шир о лазерного луча, а ульсов выбирают рав В кювете создают несколько слоев жидкости с разной концентрацией Аотохромного вещества (ФХВ) или на вхоце канала подают несколько потоков с разной концентрацией ФХВ, Включают лазер, который создает лазерный луч, вызывающий фотохимические реакции в жидкости. Луч проходит через кварцевую цилиндрическую линзу и далее входит в жидкость, окрашивая все исследуемое поперечное сечение. Через10 " - 10 с второй лазер подает луч деэактинируюцего излучения на цилиндрическую линзу и далее излучение проходит через исследуемое поперечное5 сечение.В потоке жидкости возникают области с разной интенсивностью окраски. Регистрация перемещения цветовых меток позволяет определить время перемешинания, области и их размеры интенсивного процесса перемешинания и, наоборот, застойные зоны. 10 П р и м е р 1, В кювете шириной 15 25 см и цлиноц 30 см, внутри которой находится сфера, создают 3 слоя с концентрацией ФХВ н верхнем слое 10 моль/л, в среднем 5 10 моль/л,ФХВ вьбраны индолпноные сппропираны, к боковымповерхностям кюветы приложены пластины с разными величинамитемператур. Из-эа градиента температур в кювете разрываются циркуляци онные течения, приводящие к перемешиванию слоев. Лазерным лучом с длинои волны 347 нм через цилиндрическую линзу обрабатывают поток жидкости. При этом лазерные лучи проходят через 30 нсе исследуемое сечение потока, ориентированное перпендикулярно от оптической системы регистрации на расстоянии от одного края кюветы 12 см и другого соответственно 12 см и ширине метки 1 см. Перез 10с данное сечение подвергают обработке дезактинируюцего лазерного излучения, интенсивность которого меньше, чем интенсивность Фотоиндуцируюцего из лучения, с,цлиной волны 530 нм. Изменение перемещения цветовых меток фиксируется с помоцью скоростной камеры. По перемецению цветовых меток и изменению их интенсивности опрецеляют области йнтенсинного перемешинания и области, н которьгс перемешинание протекает крайне медленно. Так как ширина лазерного дезактивируюцего луча вдоль оптической оси системы регистрации превосходит ширину лазерного Ьотоиндуцируюцего луча, то через всю цветовую метку (нся .цветовая метка будет охвачена) пройдет дезактивирующее лазерное излучение, Кроме55 того, распределение энергии лазерного излучения по ширине луча вдоль оптической оси системы регистрации следует создавать одннаковьм. П р и м е р 2, Способ осуцестнляется так же, как н примере 1, только отношение интенсивности Фотоиндуцнрующего излучения 1 О к деэактивирующему 1 н поддерживают равным:1 о/1 о = (1 - ехр(-К,1 )1ехр (-КЬ)где К, К - коэсЪ 5 ициенты поглощенияжидкостью Ьотоиндуцирующего и деэактивируюцего излучения;Ь - ширина сечения жидкости,а времена воздействия излучения на скорость обоих излучений выбирают равными длительности импульса. При этом степень воздействия лазерного излучения на любую точку сечения одинаковое, Так при прохождении лазерного излучения Происходит его поглощение по закону Ламберта-Бэра, т.е. интенсивность проходящего фотоиндуцирующего и дезактинирующего света спадает по следуюцим занинимостям:1 = 1 ехр -К х),1 = 1 н ехр К х)Для того, чтобы интенсивность инцуцируюцего света н обратном сечении была одинаковой, в каждой точке сечения необходимо, чтобы интенсивность обработки, которая является разностью прошедшего через данную точку Фотоиндуцируюцего и деэактинируюцего света, в начальной точке вхождения света и н конечной точке сечения была одинаковой, т,е,1 - 1 = 1 ехр(-К,Ь)1 ехр(-К Ь),Отсюда1 О/1 он =1 - ехр( КЬ) / 1- еер(-К,Ь).При этом интенсивность цнетовьж меток будет одинаковая н каждой точке сечения и искажения результатов иэза обработки результатов сводятся к нулю,1561044 1 ое 1 - ехр -КЬ)1 О 1 - ехр(-КдЬ)цируюцего излучения в 1,5-2 раза, а где 1, 1 о - интенсивности деэактиконцентрация спиропирана находилась 30 вируюцего и Ьотоиндуцив диапазоне 10 - 10 г/л. Коэффи- руюцего лазерных излуциенты К, К для Ьотохрьмных жид- чений соответственно;костеи, и которьпс растворены инцоли- К К - коэффициенты поглоценовые спиропираны с концентрацией нин Фотоиндуцирующего10 - 10 г/л, равны К " 0,21 1/см,и дезактивируюцего лаК = 0,12 /см. зерных излучений соотТаким образом, в способе удается ветственно;измерить параметры процесса смешения Ь - ширина исследуемогов выбранном сечении, при этом слои сечения потока жидкосжидкости как находяциеся близко к40 ти,системе регистрации, так и дальше от а времена воздействия излучений насистемы регистрации, чем исследуемое поток жидкости выбирают равными, присечение, не вносят искажений в по- чем после облучения потока импульснымлученные результаты. Кроме того, од- лазерным дезактивирующим излучениемновременно с параметрами смешения45на исследуемое сечение потока воздейудается измерить и поле скоростей. ствуют дополнительно лазерным локализованным фотоиндуцируюцим излучениемф о р м у л а и э о б р е т е н и я и по полученной в виде узкой полосыСпособ определения параметров про- цветовой метке определяют профиль ско"цесса смешения в потоке жидкости, за рости в исследуемом сечении потока,Составитель И.ВласовРедактор М.Бандура Техред М.Дидык Корректор С.шевкун Подписное Заказ 976 Тираж 448 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 11 р и м е р 3. Способ осуцествляется так же, как и в примере 1, только после дезактивируюцего облучения,охватываюцего все поперечное сечениев узкой части данного сечения, пронизывающую всю ширину сечения подвергают дополнительной обработке фотоиндуцируюцего излучения, при этоминтенсивность дополнительного Ьото,индуцирующего излучения превосходитв 1,7 раза интенсивность первоначального фотоиндуцируюцего излучения. Таккак интенсивность получившейся метки более яркая; то данная метка на Ьонеболее бледных меток видна отчетливо,кроме того, данная метка имеет некоторое утолщение вместе входа лазерного луча, что также позволяет выделить ее из других меток. По переме.щению данной метки определяют полескоростей жидкости в исследуемомсечении,Для того, чтобы метка была отчетливо видна, необходимо, чтобы интенсивность дополнительного фотоиндуцирующего излучения превосходила интенсивность первоначального фотоиндуключающпйся в создании в жидкой сре-.де слоев с разной концентрацией отохромного вецества, воздействии наисследуемое сечение потока жидкостиимпульсным лазерным фотоиндуцирующимизлучением и Ьотокипорегистрацииинтенсивности и перемеценит получаемых цветовых меток, по которым судятоб исследуемых параметрах потока,о т л и ч а ю ц и й с я тем, что,с целью повышения точности и информативности, после воздействия на исследуемое сечение потока жидкости импульсным лазерным фотоиндуцируюцимизлучением на то же сечение потока,в том же направлении воздействуютимпульсным лазерным дезактивирующимизлучением, при этом ширина лазерногодезактивируюцего луча больше ширинылазерного фотоиндуцируюцего луча,отношение интенсивностей дезактивирующего и Ьотоиндуцирующего лазерныхизлучений задают из соотношения