Зонд для изокинетического отбора пробы

(71) Уральский ордена Трудовогоного Знамени политехнический инстут им, С. И, Кирова(53) 622.243.68.002.54 (088.8 )66) 1, Авторское свидетельствоВ 158137, кл, О 01 й 1/22; 1963.2. 3 Ь апеаопайг 1 с 1 зоЫпес 1 с1 Ыд ргоЬе аког аегозо 1 з.-овгпа 1Ьс 1 епОИс пзйгцпапйз, 1967, 44р, 249-2 Р 3 (прототип ).(54 ) 57) ЗОНД ДЛЯ ИЗОКИНВТИЧЕСКООТВОРА ПРОБМ текучей среды, содер дий отборнув трубку .с термоанемомет .рическим датчиком, с чувствительным элементом, о т л и ч а е д и й с я тем, что, с цепью повцаения точности измерения и упрощения настройки зонда, отборная трубка снабжена держателями и дополнительным лермоанемометрическим датчиком, при- ССР чем основной размещен на входе вотборнуе трубку, а дополнительный ащр- закреплен на держателях и размещен на оУ расстоянии не менее трех диаметровтрубки от входа в нее, причем чувст- вительнцВ элементы термоанемометри- О ческих датчиков установлены перпенжа- дикулярно друг другу.Наиболее близким к предлагаемод му по технической сущности является зонд, содержащий отборнуютрубку и снабженный термоанемометрическим датчиком, установленнымперед всасывающим отверстием отборной трубки, Перед отбором пробы10 трубка разворачивается вдоль потока, при этом фиксируется сигнал.датчика, соответствующий невозму-"щенному трубкой потоку среды. Затем трубка поворачивается в рабочее15 положение- навстречу потоку, а расход среды через трубку регулируетсядо восстановления прежнего сигналатермоанемометрического датчика, чтосоответствует равенству скоростей ц 20 потока вне и внутри трубки, т.е,изокинетичности отбора пробы.Достоинством этого зонда являетсяиспользование для настройки электрического сигнала термоанемометричес 25 кого датчика и исключение манометрических сигналов, что приводит к существенному снижению методической.погрешности измерения концентрациитвердых частиц до 2412.З 0 Однако необходимость периодического поворота трубки вносит неконтролируемую случайную погрешность,связанную с неточностью восстановленияпрежнего ее положения относительнодатчика, что существенно увеличива"ет инструментальную погрешность измерений, исключает выполнение непрерывных измерений и затрудняет автоматизацию измерений, так как. требуетвведения механизмов, обеспечивающихточныеповороты трубки. Кроме того,могут быть случаи, когда поворот трубки невозможен из-за стесненных условийвнутри устройства, где необходимопроизводить измерения, Недостатком является и то, что термоанемометрический датчик и отборная трубка выполнены в виде отдельных узлов, что затрудняет перемещение зонда при исследовании полей концентрации, связанное с необходимостью проводить измерения,в различных точках потока.Цель изобретения - повышение точности измерений эа счет строгогособлюдения изокинвтичности и упро 55 щение настройки зонда при проведенииотбора пробы.Указанная цель достигветс 1 темчто зонд содержит отборную трубку,1 1Изобретение относится к устройст вам для исследования характеристик текучих сред, а именно к зондам длянепрерывного отбора проб текучих сре с целью определения полей концентрации твердых частиц в потоке жидкости или газа, и может быть использовано в исследовательских работах по изучению гидромеханики двухфазных потоков, локальной структуры фаз в каналах и тепло- и массообменных аппаратах, а также в различных отраслях промышленности при определении содержания механических примесей в потоках жидкостей или газов, движущихся по трубопроводам или технологическим аппаратам.Известны зонды, содержащие отборное устройство (отборную трубку ) для измерения концентрации. твердых части в потоке текучей среды путем изокинетического (т,е, при равенстве скоростей потока внутри отборного устройства и вне его ) отбора пробы среды, в которых изокинетичность устанавливается регулировкой расхода среды через отборное устройство по равенству статических давлений вне и внутри его 11 ,Недостатком таких зондов являет-вя необходимость размещения в стен- ке устройства, помещаемого в потоке среды, каналовдля отбора статических давлений внутри устройства и вне его, что существенно увеличивает габариты занда и приводит к загромождению и возмущению основного потока среды. Кроме того, отверстия для отбора статических давлений забиваются твердыми частицами при неизбежном во время настройки зонда всасывании среды в каналы отвода статических давлений. Наконец, затруднена автоматизация отбора проб, так как в. качестве сигнала о точной настройке зонда при отборе пробы служит равенство нулю нвэлектрической величины малого перепада статических давлений внутри и вне отборного устройства, который обычно определяется по микроманометру. Неточность оп.ределения этого равенства приводит к тому, что методическая погрешность измерения концентрации твердых частиц такими зондами высока (1 О) и увеличивается при колебаниях скорости среды. Время настройки таких зондов для произ 0323511 3 водства одного измерения весьма велико (до 30-110 с).3 10323снабженную двумя термоанемометрическими датчиками, один из которых размещен на входе в отборную трубку,а другой с помощью держателей, закрепленных на корпусе. отборной трубки, размещен на расстоянии не менее трех диаметров трубки от входав нее, причем чувствительные элементытермоанемометрических датчиков установлены перпендикулярно друг другу. 10Введение в конструкцию зонда двухтермоанемометрических датчиков позво,ляет независимо получать и сопоставлять данные о скорости потока внеи внутри трубки, т.е. судить об изокинетичности отбора пробы. При этомразмещение одного датчика на входев отборную трубку обеспечивает получение сигнала, точно соответствующего скорости неподвергшегося еще пе Орестройке потока внутри трубки , аразмещение второго датчика на расстоянии не менее трех диаметров труб.ки от входа в нее гарантирует получение сигнала, точно соответствующего скорости невозмущенного потокавне трубки.Установка чувствительных элементов, термоанемометрических датчиков перпендикулярно друг другу исключаетвлияние теплового и гидродинамичес- .кого следа от датчика, установленного выше по потоку, на показаниявторого датчика. Влияние возмущенияпотока чувствительными элементамидатчиков на работу отборной трубки35практически отсутствует вследствиеих малых размеров, характерных длятермоанемометрических датчиков длина нити не более 2 мм, диаметр не более 0,1 мм),544Зонд работает следующим образом.После установки в поток текучейсреды отборная трубка ориентируется навстречу потоку и фиксируются сигналы термоанемометрических датчиков,затем производится регулировка расхода среды через трубку с цельюдобиться равенства сигналов обоихтермоанемометрических датчиков, чтосоответствует равенству скоростей,потока вне и внутри трубки, т.е. изокинетичности отбора пробы,Применение зонда дает техническийэффект, заключающийся в упрощении и ускорении операции по отбору пробы среды и повышении точности измерения концентрации механических примесей в потоке жидкости или газа,Упрощение и ускорение отбора пробы зондом обеспечивается тем, что работа по настройке зонда сводится лишь к регулировке расхода среды через трубку и сопоставлению электрических сигналов термоанемометрических датчиков, которое легко и опера ".тивно производится по стрелочным приборам, причем настройка может быть произведена за время не более 2-3 с, так как термоанемометрические датчи": ки являются малоинерционными индикаторами скорости потока.Повышение точности отбора пробы достигается тем, что исключаются главные погрешности отбррных трубок: возможная неизокинетичность отбора даже при равенстве статических давлений и возмущение потока вследствиеНа чертеже представлена схема предлагаемого зонда.Зонд содержит отборную трубку ) установленную навстречу потоку среды, 45 и закрепленные на трубке термоанемометрические датчики 2 и 3 с чувствительными элементави ч и 5, Датчик 2 закреплен непосредственно на входе в трубку, а датчик 3 с помощью 50 держателей б, закрепленных на корпусе трубки, вынесен вверх по потоку на расстояние не менее трех диаметров трубки. Чувствительные элементы М и 5 датчиков установлены перпендикуляр" 55 но друг другу. Таким образом, зонд обьединяет отборную трубку и датчики в единую конструкцию,большой толщины стенки трубки и больших ее внешних габаритов.Высокая степень изокинетичности отбора пробы в предлагаемом зонде обеспечивается тем, что при измерении сопоставляются сигналы термоанемометричесяих датчиков, прямо связанные со скоростью потока, а также высокой чувствительностью малой инерционностью термоанемометрических дат.чиков.Применение предлагаемого зонда позволяет легко автоматизировать процесс отбора проб, так как сопоставление электрических сигналов тврмоанемометрических датчиков,выработка улрааляащего воздействия на лобудитель расхода среды через отборнув трубку и организация об103234 ратнсй связи могут быть осуществлены С ГЮИОЩЬЮ ТИЙОЭЫХ ЭЛВИФНТОЭ 3 ЯТОИЭТИ Ки вСоставитель Т. ЕловскихРадактор С. Пекарь Такрад и.герруКоррактор й. БВанвЮ ве а е е аф еа а а фв ае фае ее абае е в аае а е ае е а арф е а а еа аЗаказ Б 93/48 Тираж 43 йодлисноеВЙИИПИ Государственного комитеТа СССРпо делам изобретений и открытйй113035 р Иосква, В-Яр Раувская наб;р д, 4/5Е аь Ьв ею ав е Е е аай Фв ю е аф ев в а е ав е арьЕ М аЬ а а ю Ю ве аэ е ю Е в а ю акр Е а а Е а е Е Е е Е ав юФилиал ПЦП "Йатент" р г. Ужгород,. ул. Проектная, 4