Способ измерения среднего радиуса металлических капель в двухфазных потоках

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ц 717628(51)М. Кл, (л 01 И 15/02 с присоединеииеатзаявки Ю 1 Ъсударстееиивй камитет СССР ао делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 28.02.80(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕО РАДИУСА . МЕТАЛЛИЧЕСКИХ. КАПЕЛЬ В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ Изобретение относится к оптическим способам измерения аэрозопей и может быть использовано дпя измерения среднего радиуса капель щелочных металлов и их концентрации в 2-х фазных потоках, а также дпя других металлов и веществ, коэффициент отражения которых близок к 1.Известен способ асимметрии инпикат-" рисы, основанный на том факте, что ии- дикатриса рассеяния дпя частиц, меньшйх2 Аги длины волны падающего света о=,Л (.1; у - безразмерный радиус частиць 1; Г - радиус частицы; Л - длина волны падающего света) с увепичеИ нием размера частиц, теряет симметрию относитепьно плоскости, перпендикулярной падаюшему лучу, дбпя света, рассеянн о го вперед, растет (Эффект МИ). Степень20 асимметрии в известных пределах может служить дпя опрецепения размера капель в потоке газа (от Гк = 1 2 10 м до 0,8 10 м) 1.11 Дпя определения размеров больших частиц от 2 до 300 мк разработан метод, получивший название метод малых ут- лов". Этот способ основан на измерении углового распредепения света, рассеянного внутри конуса малого угла вдоль направпения распределения основного пучка света (вытянутая индикатриса рассеяния) ВЗ .Суммарйая относитепьная погрешность метода малых углов 15%.Известен также способ измерения . среднего радиуса и концентрации водяных капель в 2-х фазных потоках по ослаблению света, в котором используется закономерность оспабпения света.в мутных средах3:3=:ГоехО (-ке)где э интенсивность падающего пуча света,1 - интенсивность проходящего луча света;К - коэффициент ослабления света;6 - длина проссвечиваемого участка.(4) Кр - коэффициент рассеивания света всреде;К - коэффициент погпощения светасредой,Коэффициенг поглощения дпя воды ввидимой области длин вопи света мап,поэтому в данном методе им пренебрегают,Коэффициент рассеяния Кр являетсяфункцией размера капель ( г ), дпины вопйы падающего света (Л ) и комппексногопоказателя препомпения (о). Формупу(1) можно представить в виде:3=3 ехр(- К УГГ ПЮ) г - радиус частиц;о - концентрация частиц;К - фактор рассеивания дпя даннойХдлины волны света при известном,в данном спучае Кдр, = Кл оспабпения. Фактор рассеяния к при разйкгных у - - и о определяютАиз таблиц,Испопьзуя дпины волн света.Л и2попучают систему двух уровней:л .,д, л(2)Е:-К, гпЕ Таким образом, если в одной и той же точке двухфазной среды измерить ослаб- пение света волнами дпиной Ли Л то опредепив эксперименгапьно Э/ и 4/Уо, .оя из уравнения (4) можно найти отношениеУ= Л"д,Из соотношения о:попучаюгягг ги гдпя 2 х дпин вопну = Л и 0= Л откуда дпя одних и тех же размеров имем .Р, . Лг (5)Пчри известных А 4 и Л, из выражения (5) попучают соотношение 51/52 . Затем воспопьзовавщись зависимостью КЛ: 1 (д), определяют ср. размер частиц в исспедуемом объеме двухфазной среды,-Концентрацию попучают из уравнения, (2) и (3) при известном среднем радиусе частиц, ьь-епэ3(м ъ Ю (6)Данный способ ограничен размером просвечиванияв пределах однокрагности рассеяния 6- Ь до; б0,3,Суммарная относительная погрешность метода не превышаег 15 - 18%. 4Наибопее существенным недостаткомизвестного способа явпяегся неприменимость известного способа дпя измерениякрупных частиц Д 1, обпадающих боль 5шим показателем погпощения света, г,е,дпя которых факгор оспабпения .выходитна асимптотическое значение, равное 2,так как система уравнения (2) и (3) пе)реходиг в одно уравнение, а также отсутствие расчетных таблиц дпя веществ скомплексным коэффициентом преломления,и применение монохромогического источника света 2-х длин вопн,Баль предлагаемого изобретения - измерение среднего размера капель с безразмерным радиусом у 1 и коэффициентом отражения Я, близким к единице,Дпя этого. допопнигепьно измеряютмассовый расход капель и газа и, ис 20попьзуя эти величины, определяют средний радиус частиц. В способе испопьзуюгтот факт, что дпя большинства металловкривые фактора ослабления Кл (р) бпизки к кривой факгора оспабления абсолютно отражающих частиц, дпя которой харак герно асимметрическое приближениеКЛ к значениям 2 дпя ф 1, Критериемотражения к единице 1, который рассчитывается по формуле Френеля, явпяегся".З 0т(д )+гЬ+1)+ х" . (7)где О - показа гепь преломления;х - показатель погпощения;п 1 - комапексный показагепь препо мления.П р и м е р. Дпя капия М=0,06626,8 при Л.=0,665 мк, О = 0,999 гак;что с бопьшей точностью можно рассматривать частицы калия как абсопютно от-,ражающие.При таких комппексных коэффициентахпреломления уравнения (2) и (3) превращаются в одно уравнени е, гак какКЛ = Кл . Дпя одних и тех же размеаров частиц61 =- ргп(8)ипиЬ - :-2 гп" пЮ, так как КЛ =2,Поэтому отпадает необходимосгь использовать 2 дпины водны, но возникаетнеобходимость дополнительных экспери-,меитапьных исходных данных. Такимиданными явпаются расход газа и расходмегаппа, поступающих на формирование2-х фазного потока, из которых можнополучить массу метаппа в единицах объема 2-х фазного потока