Способ измерения параметров слоядинамической пены электропроводнойжидкости

Союз СоветскнкСоциалистическихРеслублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 26.04.79 (21) 2760736/18-28 (51)М. КЛ,с присоединением заявим Но(23) Приоритет С 01 В 7/02С 01 й 27/02Государственный комитет СССР ло кедам изобретений и открытийДата опубликования описания 23. 05. 81"Кристалл" с опытныМ производством Лени градскогоордена Трудового Красного Знамени технологи:ескогоинститута им. Ленсовета(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЛОЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕНЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям параметров слоя динамической пены электропроводной жидкости (причем в жидкости допускается наличие5 твердых частиц) в многополочных и однополочных массотеплообменных аппаратах.Известен Фотоэлектрический способ измерения высоты слоя динамической пены. Этот параметр измеряют путем бокового просвечивания пены по всей ее высоте однородным пучком света и регистрации величины пропущенного светового потока с помощью фокусирующей системы, фотоэлемента и электрической измерительной схемы (1).Однако реализация этого способа связана с усложнением конструкции аппарата из-за двух смотровых щелей 20 по всей высоте надрешеточного пространства, который требует громоздкой Фокусирующей системы, способ ненаде" жен в прозрачных средах, .не учитывает провалов, уровня, не позволяет определить одновременно другие параметры слоя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности, и достигае- мрму результату является способ из мерения параметров слоя динамическойпены электропроводной жидкости, заключающийся в том, что в слой вносятсистему изолированных, плотно прилегающих друг к другу электродов снеизолированными торцовыми частями,смещенными друг относительно друга,причем расстояние между верхним инижним электродами перекрывает возможное колебание уровня. Путем коммутации определяется проводимостьпо очереди всех электродов с одновременной фиксацией факта опроса каждого электрода. Если в процессе опросаодин из электродов касается жидкости, то этот факт регистрируетсяна осциллограмме, а расположениеэлектрода соответствует высоте слояв данный момент времени. Среднее иэсуммы значений высоты слоя, взятойв каждом цикле опроса, будет высотой слоя динамической пены (2 .Однако данный способ имеет ряднедостатков. Точечные электродынакладывают ограничение на точностьизмерений, и, кроме того, способ непозволяет определять одновременнодругие параметры слоя,Цель изобретения - упрощение иповышение точности измерения высотыной паре электродов общий ток пропорционален высоте невозбужденной жидкости, поскольку он соответствует сумме высот смоченных участков электродов независимо от их расположения. Знание интегральной энергии и высоты невозбужденной жидкости позволяет путЕм деления определить центр тяжести и, далее, высоту слоя пены, количество газа в слое и газодержание. Осреднение параметров в нескольких местах слоя проводится сложением токов в общей цепи.На чертеже представлено устройство для реализации Способа применительно к лабораторным исследо-. ваниям.В сосуде 1, который заполнен жидкостью 2, вертикально, попарно параллельно друг другу размещают пару электродов 3 и 4 с положительным градиентом величины тока по высоте, например треугольной формы с вершиной на дне слоя, пару безградиентных электродов 5 и б, причем, ,для уменьшения взаимного влияния, электроды 5 и б размещены в "тени" изолированной снаружи поверхности треугольного электрода 3. Пары электродов 3-4 и 5-6 раздельно соединены с источниками 7 постоянного тока. На дно слоя помещен газо- распределитель 8, соединенный с источником 9 сжатого воздуха. Последовательно с электродами включены шлейфовые гальванометры 10 и 11,Устройство работает следующим образом.Сжатый воздух подается от источника 9 через газораспределитель на дно слоя, где образуются газовые пустоты, всплывающие в жидкости 2. Величины таков регистрируются шлейфовыми гальванометрами 10 и 11, и по записанным значениям токов в цепи градиентных электродов 3 и 4 и безградиентных 5 и б с помощью градуировочных коэффициентов находят мгновенные и средние значения, соответственно, интегральной потенциальной энергии возбужденной жидкости и высоты слоя невозбуж- денной жидкости, по их отношению находят высоту центра тяжести и общую высоту слоя, количество газа и удельное газосодержание. Точность измерения зависит от угла пРи вершине треугольного электрода, источники питания должны быть стабилизированы по напряжению. Формула изобретения слон и измерение также интегральнойпотенциальной энергии возбужденнойжидкости и высоты слоя невозбужденной жидкости.Поставленная цель достигаетсятем, что размещают в измеряемомслое пены вертикально, параллельнодруг другу, с высотой от дна довыхода в сплошную газовую фазу паруэлектродов с положительным постоянным градиентом величины тока повысоте и пару безградиентных электродов, одновременно измеряют величину тока в градиентной паре элек тродов и в безградиентной пареэлектродов, по отношению этих токовсудят о высоте слоя пены, а по вели"чине - соответственно об интегральной потенциальной энергии возбужденной жидкости в слое пены и о высотеслоя невозбужденной жидкбсти.Кроме того, с целью определения 20скорости слива жидкости и скоростиподъема газовых пустот и их коли-.чества,размещают в слое пены укороченные пары электродов, высота которых в 1,5-3 раза больше среднего 25размера газовых пустот, параметрыкоторых предстоит определять, скорость слива жидкости и подъемагазовых пустот определяют по скоростипадения интегральной потенциальной ЗОэнергии слоя и центра тяжести слоя,а количество газовых пустот за про"межуток времени определяется по .числу пиков максимального тока черезпары электродов, так как выходпустоты за пределы электродов сопровождается увеличением смоченной площади электродов.Указанное размещение оголенныхэлектродов позволяет проводить измерения в разных гидродинамических40режимах без перемещений электродов,а также выделить вертикальный столбпены,Столб пены является совокупностьюэлементарных объемов жидкости, разделенных газовыми пустотами. Еслипросуммировать механические потенциальные энергии элементарных объемОв(вес на высоту) и разделить на суммувесов всех объемов, то можно полу" ярчить среднюю высоту всех элементарных объемов жидкости, т.е. высотуцентра тяжести жидкости. Весовойцентр динамической пены совпадаетв среднем по времени С ее геометрическим центром, несущественно осцил-.лируя около него, что позволяет ойределить высоту слоя пены удвоениемвысоты центра тяжести. В градиентнойпаре электродоз точечное значениеэлементарного тока прямо пропорционально высоте точки и, следовательно,потенциальной энергии жидкости вточке. Поэтому ток между электродамипропорционален интегральной потенциальной энергии жидкости. В неградиент 65 1. Способ измерения параметров слоя динамической пены электропроводной жидкости, заключающийся в том, что вносят ы слой систему электродов и пропускают электрический832316 НИИПИ Заказ 3643 илиал ППП "Патент" ток сквозь слой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения высоты слоя и измерения также интегральной потенциальной энергии возбужденной жидкости и высоты слоя невозбужденной жидкости,размещают в измеряемом слое пены вертикально, параллельно друг другу, с высотой от дна до выхода в сплошную газовую фазу пару электродов с положительным постоянным градиентом величины тока по высоте и пару безградиентных электродов,.одновременно измеряют величину тока в градиентной паре электродов н безградиентной паре электродов, по отношению этих токов судят о высоте слоя пены, а по величине - соответственно об интегральной потенциальной энергии возбужденной жидкости в слое пены и о высоте слоя невозбужденной жидкости.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определения скорости слива жидкости и скорости подъема газовых пустот и их количества, размещают в слое пены укороченные пары электродов, высота которых в 1,5-3 раза больше среднего размера газовых пустот, параметры которых предстоит определять, скорость слива жидкости и подъема газо. вых пустот определяют по скорости падения интегральной потенциальной энергии слоя и центра тяжести слоя, а количество газовых пустот за промежуток времени определяется по числу пиков максимального тока через пары электродов. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Пушкарев В.А. Исследование продольного перемешивання и массоотдачи в жидкой фазе на ситчатых тарелках.2 О втореф.канд.дис,Днепропетровск,1973,с.7.2."Прикладная химия"т. 50, 1977,М 1, с. 80-84 (прототип. Тираж 642 Подписное город, ул. Проектная,