Устройство для оптической регистрации изменений плотности двухфазной среды

Союз СоветскимиСоциапистическм 1Республмк ОП ИСАНИЕизоеитинияК АЯТОРСКОМУ СЯИДЕТЕЛЬСТЯУ 61) Доп льное к авт. св ву,12.7 2551590/18-2 2)Запвле Я 01 М 21/46 рисоелинением заявки йф Государственный комит СССР(23) Приприте елам изобретении и открытий Опубликовано 15,0 юллетень Эй 22. Б. Эскин ны-Герцык, А, А Всесоюзный научно-исследовательский и проектноонструкторский институт атомного энергетическогомашиностроения) Заявите(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИ ИЗМЕНЕНИЙ ПЛОТНОСТИ ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЫпределении резвнутреннего отенсивности многоустройства основана на кой вблизи угла полног ражения зависимости ин ат лом Изобретение относится к области оптического контроля теплоэнергетических параметров и может быть использовано в обычных или ядерных энергетических установках при исследовании режима работы5 парогенерирующих труб, трубопроводов, сепараторов и другого оборудования.Известны устройства для измерения плотности как газообразных, так и конденсированных прозрачных сред, находящихсяпри комнатной температуре и атмосферном давлении, содержащие емкость с исследуемой средой и оптический регистратор. В них используются оптические методы измерения, основанные на отклонении лучей в среде с изменяющимся в пространстве коэффициентом преломления (1.Наиболее близким по технической сущности к изобратению является устройство для оптической регистрации измерений плотности двухфазной среды, содержащее емкость с исследуемой средой, световод и оптический регистратор с диафрагмой2. Повышенная чувствительность этого раженного света от коэффициентания границы раздела световоджидкость,Недостатком известных устройств является то, что в них не разработаны путиканализации световых лучей в случаях,когда исследуемое вещество находитсяпри высоких значениях температуры и давления, а именно этот случай реализуется,например, в парогенерируюших трубах,Целью изобретения является проведениеизмерений при высоких значениях температуры и давления,Для достижения поставленной цели впредлагаемом устройстве емкость снабжена охлаждающими карманами, расположенными перпендикулярно оси емкости, в которых расположен световод, средняя частькоторого расположена в емкости, причемсветовод выполнен в виде прозрачной пластины со ступенчатым вырезом в средней7411193 фчасти. При этом диафрагма выполнена Лучи, прошедщие через щели регистриподвижной в плоскости, перпендикулярной руются на непрерывно двигающейся фотопленке, софокусной относительно объектиНа фиг. 1 представлено описываемое ва 7 со средней частью световода, Приустройство; на фиг. 2 - разрез А-А на этом на пленке образуются три дорожкифиг. 1, потемнения. Две крайние дорожки, отобраУстройство содержит емкость 1 для жающие изменение во времени коэффициисследуемой среды (трубу), световод 2, ента преломления (плотности) исследуемойохлаждающие карманы 3. Световод 2 среды вблизи граней 6 экспериментальногопредставляет собой прозрачную пластину 10 участка, и средняя дорожка, отображаюсо ступенчатыми торцами 4, 5 и 6 выре щая распределение яркости преломленныхза в средней его части. Световод через лучей, зависящее от изменяющегося вообъектив 7 и диафрагму 8 связан с опти- времени положения диафрагмы, т.е. от угческим регистратором в виде непрерывно ла отклонения лучей, прошедших сквозьдвижущейся фотопленки (на чертеже не д исследуемую среду, характеризующих полепоказан). На краях карманов 3 имеются градиента плотности в этой среде,фланцы между которыми зажаты окна 9 При работе описываемого устройстваи 10. На входе устройства установлен температура световода изменялась отконденсатор 11, комнатной в области холодной стороныУстройство работает следующим обра карманов до высокой (400 С) в областипарогенерируюше й трубы.Луч света от сильного источника соби- Оценим сопротивляемость стекляннойрается конденсором 11 в параллельный пластинки растрескиванию под действиемпучок и через входное окно 9 входит в термических напряжений. Температурноестеклянную пластину (световод) 2. Прой поле, являющееся линейной функцией коордя через ступенчатые торцы пластины 4 динат, не вызывает в пластине напряжелучи отклоняются в исследуемой среде на ний, Параболическое распределение темпеградиениенте ее плотности. Отклоненные лучи ратуры поперек пластины вызывает в нейвыходят наружу через ступенчатые торцы напряжение5 световода, пластину световода, слой во 2,ды и выходное окно 10. При отсутствии Ъ Сградиента плотности лучи не отклоняются.Угол отклонения лучей определяется как где Ь - стрела прогиба кривой распрееления температуры. Максимальное знаградиентом плотности, так и соотношени- делем коэффициентов преломлениеломления среды и зБ чение С при тепловом ударе равносветовода вблизи его ступеней 4 и 5, одЬс, (2)нако последняя зависимость представляет Чсобой небольшую поправку к первой.где Ь.: - разность температур в поверхОсобо следует отметить роль луча 6 Г костном и более глубокомслояхотражаемого от последней ступени 6 световода. Интенсивность этого луча опреде- - мо ль и гости;ляется соотношением между углом его па- - коэффициент линейного расшидения на ступеньку 6 и коэффициентомпреломления пароводяной среды вблизистенки сосуда и служит для регистрации Приравняв (1) и (2), получимвременной зависимости плотности присте- ь = ь. =2,1 Мночного слоя исследуемой среды. Выйдя б "Ч Чиз окна, лучи попадают в о9 дают в объектив 7 и Обычное стекло выдерживает тепловойооттуда на диафрагму 8,.расположенную в удар порядка 100 С поэтому оно можетфокусе объектива. В диафрагме имеется выдержать параболическое распределениещель, пропускающая через себя неоткло- температуры, равноененные лучи, отражающиеся от боковых правлении длинной стороны стекляннойграней 4 и 5 световода, и вторая щель пластины допустима значительно большая(или две щели), расстояние которьк от стрела прогиба профиля температуры. Этицентральной щели периодически меняется оценки показывают осуществляемость предза счет возвратно-поступательного движе- лагаемой канализации лучей в области, находящейся при высоких значениях давлеч ее лучейЧерез нее луче, ния и температуры.7411 7 Составитель Г, Гус аатанова Техред И. Асталош Корректор В. Бутяг дак сное ка омитета СССРоткрытийшская набд. л ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Применение предлагаемого устройства позволит на основании изучения реальной структуры течение двухфазной смеси, ее локальных характеристик; разработать устройства для интенсификации теплообмена и 5 способы их оптимизации. Это даст возможность увеличить надежность работы парогенераторов энергетических установок, снизить вес и увеличит срок службы парогенерируюших труб,0,формула изобретения 1. Устройство для оптической регист рации изменений плотности двухфазной среды, содержашее емкость с исследуемой средой, световод и оптический регистратор с диафрагмой, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью проведения из мерений при высоких значениях темпера 93/43 Тираж 1019 БНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Ра19 6туры и давления, емкость снабжена охлаждающими карманами, расположеннымиперпендикулярно оси емкости, в которыхрасположен световод, средняя часть которого расположена в емкости, причем световод выполнен в виде прозрачной пластины со ступенчатым вырезом в среднейчасти,2, Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что диафрагма выполнена подвижной в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе132.аоод сед ЗЮЗЮ "ВК Тгоов"1 ег ю Юе сИЫсаС героп-жврегаоге оп 3че 1 осйл рго 1 Иэ ю МгЪоСЕА Мою"А.З.СЪ. Е 3 ЬцгооС чоС 40,Ф 2,19 ЬА,Р 1 ВО-З.2. Авторское свидетельство СССРМ 131522, кл. Ь 01 Й 21/46, 1860