Устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (1 43 1 Х 7 113 Ъмь 31 ЯИИЩ ОБР ИЯ ЛЬ С. Колесник и др. Исследеплоотдачи випении криогенм режиме течес. 4444.др. Установкавателей газосоехника, 1976, М жид- ных ия. ер 12ВО ДЛЯ ГРАОБЪЕМНОГОючаюшее криоправки жидко ДУ- ПАтат, тью,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(56) 1. Куриленко А. Ание скольжения фаз и ткость при пленочном кжидкостей в стержневоИФЖ, 1980, т. 39,3,2. Сабанин В. А. иградуировки преобразожания. Измерительная т(54) (57) 1. УСТРОЙСТИРОВКИ ДАТЧИКОВРОСОДЕРЖАНИЯ, вснабженный системой а распылителем газа в жидкости, дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дренаж. ным трубопроводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки на криогенных жидкостях за счет исключения массовых превращений в полости датчика, оно снабжено установленным между распылителем и входным патрубком датчика смесителем, выполненным в виде полого цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, сообшающими внутреннюю полость цилиндра с крио статом, пробоотборника ми, установленными на входе и выходе датчика, и раз меШен ным и чоследовательно на дренажном трубопрово М де испарителем, измерителем расхода парогазовой смеси и пробоотборником.1104388 5 1 О 15 20 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пробоотборники выполнены в виде капиллярной трубки с кожухом и термопарой, размещенной на поверхности трубки,Изобретение относится к области, связанной с градуировкой средств измерения парогазосодержания в потоках низкокипяших жидкостей и может быть использовано в хи мической, авиационной, нефтегазовой промышленностях при обработке лопаточных (центробежных, осевых) насосов.Известно, что лопаточные насосы, перекачивающие низкокипящие (криогенные) жидкости, изменяют свои характеристики при наличии газовых или паровых включений в потоке жидкости. Поэтому при испытаниях насосов измеряется объемное паросодержание на его входе и характеристики насоса снимаются при фиксированных величинах паросодержания или определяются зависимости основных параметров насоса от значения объемного содержания пара или газа. Датчики объемного паросодержания, применяемые при испытаниях, проходят предварительную градуировку,Известно устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, содер. жащее датчик с регистрирующей аппаратурой и твердые наполнители различных размеров для имитации жидкой фазы 1.Однако такое устройство не позволяет 25 имитировать реальную картину течения двухфазного потока, так как наполнители и воздух (1 аз) в полости датчика неподвижны.Известно также устройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, включающее криостат, снабженный сис темой заправки жидкостью, распылителем газа в жидкости, дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дренажным трубо- З 5 проводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратуру 2.Однако это устройство обладает тем недостатком, что за счет массовых превращений в полости датчика (испарение жидкости в пузыри неконденсирующегося при тем пературе жидкости, на которой проводят градуировку газа, например, гелия) и за счет изменения скорости парогазовой смеси по длине датчика погрешность тарировки увеличивается. Это увеличение за счет указан ных факторов может достигать 4 - 16/ц в зависимости от величины объемного паросодержания. причем выход трубки размещен на боковойповерхности кожуха со стороны дренажноготрубопровода,Целью изобретения является повышение точности градуировки на криогенных жидкостях за счет исключения массовых превращений в полости датчика,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для градуировки датчиков объемного паросодержания, включающее криостат, снабженный системой заправки жидкостью, распылителем в жидкости дренажным трубопроводом, датчик объемного паросодержания, сообщенный входным патрубком с распылителем, а выходным - с дре.нажным трубопроводом, измеритель перепада давления и регистрирующую аппаратюру, снабжено установленным между распылителем и входным патрубком датчика смесителем, выполненным в виде полого цилиндрас отверстиями на боковой поверхности, сообщающими внутреннюю полость цилиндрас криостатом, пробоотборниками, установленными на входе и выходе датчика, и размещенными последовательно на дренажномтрубопроводе испарителем, измерителемрасхода парогазовой смеси и пробоотборником.При этом пробоотборники выполнены ввиде капиллярной трубки с кожухом и термопарой, размещенной на поверхности трубки, причем выход трубки размещен на боковой поверхности кожуха со стороны дренажного трубопровода,На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечениеА - А на фиг. 1, в которых установлены пробоотборники./Устройство включает криостат 1 с вакуумным кожухом 2 и смотровыми окнами3. Криостат 1 снабжен системой заправкижидкостью, включающей трубопровод 4 иклапан 5. За правка осуществляется, например, от передвижной емкости (на фиг. 1не показано). В нижней части криостата 1установлен распылитель 6 газа, представляющий собой перфорированный диск сравномерно распределенными по плошадиотверстиями малого диаметра, который че- .рез теплообменник 7, и трубопровод 8 склапаном 9 и регулятором 10, связан с источником 11 неконденсирующегося при температуре рабочей жидкости газа, например,гелия. Криостат 1 снабжен дренажными(2) 50 55 трубопроводами 12 и 13 с клапанами 14 и 15 для сбора давления из полостей криостата и датчика объемного паросодержания соответственно.Датчик 16 объемного паросодержания, например, резонансно-емкостной установлен в центре криостата 1 и сообщен входным патрубком 17 с распылителем 6, выходным 18 - с дренажным трубопроводом3.Устройство имеет измеритель перепада давления 19, представляющий собой дифференциальйый манометр и предназначенный для измерения перепада по высоте датчика 16 объемного паросодержания в момент вдува неконденсирующегося газа. Отборы давления на измеритель 19 выполнены. на выходе и входе датчика 16.В верхней части измеритель 19 сообщен с газовой подушкой криостата 1. Датчик 16 через герморазъем соединен с регистрирующей аппаратурой 20. Между распылителем 6 и входным патрубком 17 датчика 16 установлен смеситель 21 с отверстиями 22 на боковой поверхности. Этими,отверстиями смеситель 21 сообщается с жидкостной полостью криостата 1. Эксперименты, выполненны авторами, показали, что диаметр отверстий 22, определяется выра- жением д = ( 1,8 + 2,5) /(1) где б - поверхностное натяжение;р р - плотности жидкости и газа соответственноо;Ф - ускорение свободного падения.При диаметрах отверстия 22 меньших нижнего предела, определяемого из выражения (1), подпитка полости датчика 16 жидкостью из криостата 1 недостаточна изза капиллярных явлений, а при значениях диаметра отверстий 22 больших верхнего предела увеличивается вероятность прохода неконденсирующего газа в полость кри остата, что отрицательно сказывается на определении расхода газа и, в конечном счете, на точность градуировки датчика объемного паросодержания 16,На входе и выходе датчика 16 и в дренажном трубопроводе 13 из полости датчика установлены пробоотборники 23, а в дренажном трубопроводе 13, кроме того испаритель 24, датчик 25 расхода, датчик 26 давления и датчик 27 температуры.Пробоотборники (фиг. 2) представляют из себя капиллярную трубу 28, заключенную в коаксиальный кожух 29. Один конец 30 трубки сообщен с полостью датчика 16, причем капиллярное отверстие расположено на боковой поверхности кожуха 29 по направлению движения неконденсирующегося газа, а другой 31 через клапаны 32, 33, емкость 34 с измерителем 35 концентрации (хроматограф). Через кожух 29 прокачи вается теплоноситель (азот, пар) с расхо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 дом, который обеспечивает разогрев капиллярной трубки 28 до температуры кризиса пленочного кипения (при этом капли не могут попасть в пробоотборник, они отскакивают от горячей поверхности). Температура поверхности контролируется термопарой 36.Работа устройства для градуировки датчика объемного паросодержания осуществляется следующим образом.Криостат 1 заполняется через трубопровод 4 криогенной жидкостью примерно на 0,75 объема для того, чтобы уровень жидкости над выходным патрубком 18 датчика 16 находился на расстоянии 50 - 60 мм, свободная часть объема криостата 1 предназначена для газовой подушки при надуве криостата 1. При заполнении криостата 1 одновременно наполняется и полость дат-. чика 16 через отверстия 22 смесителя 21. Образующийся при охлаждении конструкции пар отводится через дренажные трубопроводы 2 и 13. После заполнения жидкостью криостата 1 и датчика 16 клапаны 14 и 15 закрываются. Через клапан 37 криостат наддувается на необходимое (заданное программой) давление. Наддув производится с целью исключения кипения жидкости в полости криостата и датчика. Через окна 3 проводится наблюдение за составом среды с криостате 1. В случае отсутствия кипения снимается репер ная точка, соответствующая нулевому объему паросодержанию. При сливе жидкости на холодном датчике 16 снимается вторая реперная точка соответствующая стопроцентному объемному паросодержанию, при этом уровень жидкости криостатадолжен быть ниже входного патрубка 17 датчика 16 (контроль визуально) . Промежуточные точки снимаются после заправки криостата 1 при открытии клапана 9 и подаче через распылитель 6,смеситель 21 и далее в полость датчика 16 неконденсирующегося при температуре рабочей жидкости газа. При этом в полости датчика образуется двухфазная среда. Парогазовая фаза возникающая за счет испарения рабочей жидкости в пузыри вдуваемого газа двигается вверх в полости датчика.Для предложенного устройства у Ь (Рр Ро) (р р )Н рУ Величины Ци л Сопределяются по результатам измерений концентрации неконденсирующегося газа на входе и выходе датчика 16 и в дренажном трубопроводе 13. Эти измерения проводятся с помощью пробоотборника 23, связан ных с измерителем концентрации 35 (хроматографом). Отбор проб осуществляется в сле(3) Составитель О. ЧТехред И. ВересТираж 823Государственногоелам изобретенийсква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго рнухаКор Подкомитета и откры шская на род, ул. едактор А. Шандораказ 5010/29 Черни ректор С.писноеСССРтийб д, 4/Проектна ВНИИП по 113035,илиал ППдующей последовательности. Вакуумируется емкость 34 через клапан 37. Далее открывается клапан 40 и прокачивается в течение 2 - 3 мин капиллярный трубопровод 28, для обеспечения представительности пробы. Закрывается клапан 38, открывается 32 и проба из полости датчика 16 или дренажного трубопровода 13 поступает в емкость 34, а потом на хроматограф 35 с помощью которого определяется концентрация газа на входе и выходе из датчика 16 и в дренажном трубопроводе 13 ( С, С и С соответственно). Можно показать, что бпР Сз . ОаЪ С зАОвгз ь 1бас Са бг =Р)вГР - расходы парогазовойсмеси в сечениях с отбором проб; - площади рассматриваемого сечения.4 Расход парогазовой смеси в дренажномтрубопроводе 13 бгн, определяется после прохождения последней через испаритель 24, где она полность газифицируется, по по казаниям измерителя расхода 25 датчиков26 и 27 (давления и температуры) .Предлагаемое устройство дает возможность по формуле (2) с учетом (3) точно определить величину объемного паросодержания,Таким образом, предлагаемое устройство для градуировки датчиком объемного паросодержания повышает точность градуировки последнего, Это в свою очередь позволяет уменьшить количество испытаний 15 при отработке насосов на парогазосодержащих потоках за счет повышения достоверности снимаемых характеристик.Применение предлагаемого устройствапозволит получить значительный экономический эффект, который определяется в основном объемом испытаний и родом применяемой жидкости.л