Способ сканирования газожидкостных потоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(5 В а 01 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ львогоДружбы т ьство ССС 1976. тво СССР 1978.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий(71) Казанский ордена Трудо(54)(57) СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ГАЗО- ЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ, включающий перемещение приемного элемента по окружности с.одновременным поступате ным движением по прямой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения представительности анализа путем создания возможности автоматического выбора необходимой траектории сканирования, осуществляют радиальное возвратно-поступательное перемещение приемного элемента в. плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения и диапазон возвратно-поступательного 9 перемещения приемного элемента.Изобретение относится к способамподготовки образцов для исследованияфизических и химических свойств одно-и двухфазных газовых .потоков иможет применяться при изучении пульсаций и неравномерности состава,электрофизических свойств потоков,Известен способ исследования газо, вого потока путем отбора проб череззонд, установленный в газоходе с возможностью вращения13Недостатком известного способаявляется то, что приемное устройство загромождает поперечное сечениеисследуемого потока и отсутствуетвозможность быстрой перестройки дляснятия информации по другим точкампоперечного сечения потока;Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ сканирования газожидкостных 20потоков, включающий перемещение приемного элемента по окружности с одновременным поступательным движениемпо прямой 2 3,Недостатком указанного способа 25является низкая представительностьанализов для получения информации олокальных и осредненных значенияхипараметров по сечению потока,имеюще-.го нестационарное пространственновременное распределение значений параметрон,так как сканирование газовой3среды осуществляют по цилиндрическойповерхности, образуемой винтообразным перемещением приемного элемента. 35Цель изобретения - повышение представительности анализа путем создания возможности автоматического выбо-.ра необходимой траектории,сканирования. 40Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу сканированиягазожидкостных потоков осуществляютрадиальное возвратно-поступательноеперемещение приемного элемента в 45плоскости вращения, определяют скорость изменения измеряемого параметра газожидкостного потока, по которой регулируют период вращения идиапазон возвратно-поступательногоперемещения приемного. элемента.На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для реализа.ции предлагаемого способа ( видсверху ); на фиг. 2 - устройство сприводом сканирования,55Потоки продуктов сгорания,.химически активных и реагирующих смесей,двухфазные (газ+жидкие или твердыечастицы ) потоки характеризуются различного рода колебаниями параметров 60в пространстве и времени. К такогорода параметрам относятся состав газа, температура, давление, скоростьдвижения потока, изменяющаяся по величине и направлению, концентрация 65 электронов, сепарация частиц в расширяющихся или сужающихся каналах, локальные изменения коэффициента избытка окислителя. Частично-временной интервал изменения параметров потока и процессов очень широк. Например, время установления химического равновесия колебания от 10-2 до 10 с, нестационарность переходных процессов регулирования горения,воспламенения, догорания характеризуется временами отботы энергетических установок колеблется от долей секунд до нескольких суток и более. Линейные размеры области пульсаций, локальных изменений, циркуляций; вихрей в потоках зависят от конкретного типа и габарита энергетического устройства, в котором протекают исследуемые процессы и от природы самого процесса,Исследования подобных потоков производят с помощью диагностических систем, которые должны с высокой скоростью и с высокой степенью точности произвести получение и анализ информации.Способ сканирования осуществляют следующим образом.Приемный элемент 1, совершающий посредством кривошипно-шатунного механизма 2 возвратно-поступательное перемещение в корпусе 3, одновременно вращается по окружности, описывая в плоскости сканирования траекторию, определяемую кратностью К=1, 2, 3 и периодов окружного и ра,циального сканирования. Устанавливаемый в начальный момент времени базовый период вращения Т корпуса 3, выбирают,исходя иэ ожидаемой среднестатистической частоты колебаний параметров исследуемого потока и необходимого количества измерений за цикл колебания. Количество возвратно-поступательных циклов К, совершае мых приемным элементом 1 за период вращения, и, соответственно, базовый период возвратно-поступательного перемещения То= Ток, устанавливается передаточным отношением мультипликатора 4 из необходимой представительности анализа, определяемой количеством точек опроса.Возвратно-поступательное перемещение приемного элемента 1 описывается уравнением.,и, при заданных минимальном радиусе сканирования ки величине А диапазона возвратно-поступательного перемещения, является Функцией периода Т;=Т;Ки времени Ф . Траектория результирующего перемещения, опреде- .) пип 21 2 То,виде ляемая в полярных координатах величиной полярного радиусаи углом его поворота Р, зависит от текущего периода вращения Т; и времениАвтоматическое регулирование скорости сканирования при увеличении 5 или уменьшении скорости изменения измеряемого параметра осуществляется изменением текущего периода вращения Т;, обеспечивающего сохранение заданной пространственно-временной 10 представительности анализа, Изменение величины измеряемого параметра3 дХ. за текущий период вращения,ес)Т; дХгран 15 ли оно превышает допустимое Т =сонМ,То вызывает изменение угловой скорости вращения электродвигателя 5 и через приводные валы б и 7 соответственнб, частоты сканирования. Изменения 20дХ дХ по налагаемым на способ условиям, не приводят к изменению скорости 25 сканирования и период вращения остается равным То=соой . При скоростиЬХ изменения параметра ,превышаюТ. щей минимально допустимое изменение,ЬК равное на": сопи скорость сканирования возрастает до уровня Т ;, ограниченного возможностями койструкции применяемого устройства и далее остается постоянной.Методика регулирования скорости сканирования заключается в сравнении значений параметра Х, и Х; измеренных в момент срабатывайия (геркона ) датчика скорости 8, определяюще го значение периода вращения Т; . Электрический сигнал, соответствующий взятой по модулю разности значений параметра (Х;-Х,. )=(д Х,) и ,приведенный к заданной масштабности 45 подается в электрическую цепь ротора асинхронного электродвигателя 5 с фазным ротором для изменения частоты оборотов. Значения периода вращения и отметки времени внутри 50 него используются для определения текущих координат приемного элементаи Ю), определяеьых из соотношений = (РА,Т.,55=р ц, которые в случае организации окружного и радиального. возвратно-поступательного перемещений по закону гармонического колебания, выражаются в 60где г, ЧТ Т; Ь н К 1, 2, 3П Т;- полярные координаты траектории перемещения приемного элемента; - минимальный радиус ска-.нирования;- диапазон возвратно-поступательного перемещения; - период возвратно-посту,пательного перемещения; Гколичество возвратно поступательных циклов запериод вращения; - период вращения приемного элемента, определяе- .мый решением системыуравнений ЬХ. ЬпРи О 4 Т 4=соотг - скорость изменения параОметра, не требующая изменения скорости сканирова- дХ ния;=сопз 1 - скорость изменения параометра, требующая предельно допустимой частоты сканирования;в - - величина изменения параТ;метра за текущий период;Т- период предельно допустимой частоты вращения(Т( Т;Т );- порядковый номер периода;время.При анализе потоков, в которых изменения режимов носят кратковременный характер, сканирование осуществляется с минимальной частотой и повышается только во время изменения режима.Это приводит к сокращению энергозатрат на привод сканирующего устройства., увеличению сроков его эксплуатации, значительному уменьшению количества поступающей на обработкуинформации.Способ позволяет охватывать широкую зону поперечного сечения потока, не загромождая и не внося. в него возмущений. Изменением передаточного отношения скоростей возвратно-поступательного и вращательного перемещений регулированием диапазона радиаль. ного возвратно-поступательного колебания приемного элемента достигаетака краж 823дарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб писное 4 фПатент филиал ул.Проектная, 4.Ужгоро ся возможность выбора необходимойтраектории сканирования, Регулирование в широких пределах скорости ска 1987/37. ВНИИПИ Гопо делам113035, М нироЪания обеспечивает заданную представительность анализа при изменениирежима течения потока.