Способ определения концентрациичастиц b дисперсном потоке газа

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЮТИЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15.12.78(21) 26974 б 3/18-25 (51)М3 Союз Советскими Социалистических Республикс присеединемием заявки Й 9(23) П)виоритет -С 01 М 15/02 Государственный оинтет СССР о делам нзобретеннй н открытнй(53) УДН 539. ;215.4(088.8) Дата опубликований описания 17. 02. 81(71) За 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТ В ДИСПЕРСНОМ ПОТОКЕ ГАЗАраи, иаст ре на ой с.рации ч 5 Изобретение относится к системам измерения и контроля концентрации примеси в дзухФазвыс газовых потоках, в частности к аэродинамическим системам, и находит применениев химической промышленности, металлургии, производстве строительныхматериалов. и других сыиучих вещества также при определении концентрации конденсата и газовых потоках,например ри эксплуатации газоконденсатных месторождений природногогаза и производстве различных дисперсных материалов конденсационного происхождения.Известен способ определения концентрации пыли в газах, включающийэлектризацию пыли контактно-электрическим измерением приобретенногозаряда, по котщому судят о количестве пыли в гаэеП 3,Однако по заданному способу требуется высокая стабильность расходапыле-газового потока.Известен также способ определения концентрации частиц В дисперсном потоке газа путем отбора пробы,очистки ее от частиц поочередногопропускания газа и пробы через соплоч измерения разности статических давлений в сопле - поте по на перемещение двухФазн мес о которым сулят о концен- ч иц в потоке 2 .Однако, данный способ обладает больой погрешностью измерений, вызываемой изменением гидравлического сопротивления частиц вследствие изменения параметров газового потока и малой чувствительностью.Цель изобретения - увеличение диапазона изменения параметров дисперсного потока, а также повьюение точности и чувствительности способа.Цель достигается тем, что газ и пробу выпускают в разреженное пространство в Форме сверхзвуковых недорасширенных струй с одинаковой степенью нерасчетности, устанавливаемой путем регулирования давления на срезе сопла и в разреженном пространстве определяют положения замыкающих скачков уплотнения в струях газа и пробы и по их разности судят о величине концентрации частиц.Экспериментальные исследсвакия по определению влияния твердых частиц на Форму и положение ударных волн в сверхзвуковых недорасширенных струях позвЬляют сделать вывод отом, что это влияние более существенно при истечении струй в разрежен. ное пространство в переходном (по диапазоне числе Киудсена) режиме, чем при истечении в континуальном . режиме. Относительно небольшие добавки твердой дисперсной фазы (МФ 0,1) в струю чистого газа вызы-. вают значительные перемещения зазамыкающего скачка( на 20), что позволяет определить количество при-меси. Положение замыкающего скачка уплотнения в недорасширенной струе определяется одним иэ известных методов например визуализацией ударной волны маломощным тлеющим разрядом по максимуму поглощения лиэер ного или электронного пучка с помощью трубкй Пито.На фиг. 1 приведена схема одного иэ возможных устройств, с помощью которого реализуется предлагаемый 20 способ; на фиг. 2 - расчетная и экспериментальная зависимости массовой доли частиц от относительного расстояния до замыкающего скачка.устройство содержит емкость 1 с 2 дисперсннм потоком газа, трубопровод, эапорные краны 2, 3, 14, 15 и 17 фильтры 4 и 13, прибор 5 для поддерживания постоянного перепада давлений, датчики 7 давлений и указывающие приборы б, сопло 8 с обогревом, камеру 9, датчик 10 положения замыкающего скачка с механизмом 11 перемещения, регулятор 12 перемещения скачка, откачную систему 16 и узел 18 дозированной подачи частиц 18.Измерения производят следующим образом.Пробу из емкости 1 отбирают через фильтр 4 н кран 3 и пропускают через 40 сопло В при открытом кране 15 и включенной откачной системе 16С помощью датчиков 7 давления и прибора 5 измеряют степень нерасчетности - Ра/Рв .(где РО - давление на срезе сопла 8, Р - давление в камере 9), образующейся сверхзвуковой недорасширенной струи газа. Перемещая датчик положения заыюкающего скачка уплотнения в струе газа вдоль оси струи, определяют прибором 12 положение замыкающего скачка уплотнения ХГ. Закрыв кран 3 и открыв кран 2, пропускают пробу через сопло 8 в камеру 9. С помощью регулирующих кранов 14 и 15 и прибора 5 добиваются, чтобы значение степени нерасчетности сопла совпало со значением, нолученньаа для чистого газа и абсолютной величине было меньше 10 единиц. Аппаратурой 10-12 из- щ меряют положение замыкающего скачкауплотнения в струе пробы ХС. При реализации споссба положенйя замыкающих скачков уплотнения определялисьпри визуализации ударных волн в яструе методом маломощного тлеющего- разряда (на фиг. 1 аппаратура для визуализации не показана).Концентрацию частиц в дисперсном, потоке газа - Ч определяют по отношению (или разности ) измеренных положений замыкающих скачков уплотнения - ХС/ХГ из предварительно полученной на данном устройстве тарировочной зависимости Ч=Ф(Х /Х г), для известного диапазона размеров частиц, Тарировка устройства производится с помощью узла 18 дозированной подачи частиц при открытом кране 17. Концентрацию частиц можно также определить иэ эмпирического соотношения Х О,Ьо ХРсюУ( Д 1+0,1 Ч 7 МС 1 ф(1) где д - диаметр среза сопла.Отношение удельных теплоемкостей для газа= -. числа Маха на срезеср сопла при отсутствии частиц - Мц, степень нерасчетности - Рс,/Р нв расстояние от среза сопла до замыкающего скачка уплотнения - Х явс ляются известными величинами.Экспериментально определенная весовая концентрация частиц АЗ 03 в струе воздуха хорошо согласуется с соответствующим значением ее, полученным расчетным путем по формуле (.1) (см. фиг. 2)Использование предлагаемого способа определения концентрации частиц в дисперсном потоке газа обеспечивает по сравнению с известными способами возможность измерения высоких массовых долей (Я 0,9) содержания твердых частиц в газе при широком диапазоне изменения параметров дисперсного потока (температуры, давления и скорости), возможность повышения чувствительности метода эа счет изменения соотношения массовых расходов газа и частиц при одновременном увеличении точности измерений,Формула изобретенияСпособ определения концентрации частиц в дисперсном потоке газа путем отбора пробы иэ газа, очистки ее от частиц и поочередного пропускания газа и очищенной пробы через сопло, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения диапазона изменения параметров дисперсного потока, а также повышения точности и чувствительности способа, газ и пробу выпускают в разреженное пространство в форме сверхзвуковых недорасширенных струй с одинаковой степенью нерасчетностн путем регулирования давления на срезе сопла805125 Оа Ф 5 Ю О 7 ад ОУ гаФиг. Г ставктель Е. МаллерКо екто Л ИваП М. Келемею Тех е Н.Майорош 0869/64 Тираж 918 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 2 13 -3 5т одпнсноеСССР ак 5 филиал ППП Патент , г. Ужгород ектная,и в разреженном пространстве определяют положения замыкающих скачков уплотнения в струях газа и пробы. и по их разности судят о величине концентрации частиц.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Клименко А.П, Методы и прибо ры для измерения концентрации пыли. , "Химия", 1978, с. 178-181.2. фВестник технической и экономической инФормации", НИИ техникоэкономических исследований ГК СМ по химии, В 2, 1962, с. 65 1 прототип),