Способ определения гидродинамической обстановки в ограниченном объеме

ОЬОЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 20, Е 17 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОБРЕТЕНИ 4 ВТОРИЧНОМУ(56) Власов Ю. Нный метод исслед кости. Теплофизтур, 1972, 9 5,26 У 16.В.Кости Дсмаш нко Оптический визуальования течений жидка высоких темперас. 1135-1137. Б ОПРГДЕЛЕ 1 ПИ ГИДРОР;НЫаТАНОВКИ В ОГРАНИЧЕННОМ нному маььиностроению и для контроля гидродина метров в р "зервуарах режимах работы. Цель расширение техническихФповышение достоверий, Способ включает за(54) СПОСО ЧЕСКОЙ ОБС ОБЪЕМЕ(57) Изобретеь кому и криогепредназначеьомических пара при различных изобретения возможностей ь ности измерен ие относится к химичес олнение ограниченного объема с дозировкои частиц различного гранулометрического состава и плотности в объем,затем отбирают две пробы: одну непосредственно в объеме, другую - у дна,пробы испаряют, а гидродинамическуюобстановку определяют по гранулометрическому анализу и его математической обработке. Кроме того, в качествеинородного используют полидисперсныйматериал постоянного фазового состага с плотностью, большей, чем плотность жидкости в ограниченном объеме,а размер частиц крупных фракции инородного полидисперсного материала выбирают таким, чтобы скорость их оседания превышала максимальную скорость движеььия жидкости в ограниченном объеме, частицы инородного материала в период заполнения ограничен- С ного объема жидкостью дозируют порциями не менее двух раз. 2 з.п. ф-лы, 139 511Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению, преимущественно к криогенному, и можетбыть использовано при исследованиии контроле параметров гидродинамической обстановки в резервуарах и хранилищах при различных режимах работы.В современных жидкостных хранилищах, в том числе криогенных, под действием внешних возмущений, напримервынужденных колебаний при транспортировке, теплопритоков из окружающейсреды и т.п., внутри ограниченногообъема имеют место различные токижидкости, обусловливающие процессыиспарения, накопления загрязненийна стенках объема, уноса загрязненийв паровую фазу и т.п.Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение достоверности измерений.На фиг. 1 и 2 изображена зависимость между скоростями Ы витания частиц, соответствующих скоростям движения жидкости, и значениями 1/11, вследствие чего площадь каждого сектора соответствует вероятности появления скорости витания в данном диапазоне скоростей, цля воды и кварцевого песка с плотностью 2650 кг/м , на фиг. 3 и 4 - то же, для воды и кварцевого песка с плотностью2580 кг/м; на фиг. 5 и б - то же, для жидкого азота и кварцевого песка с плотностью 2580 кг/м.Способ осуществляется следующим образом.Зная осредненные параметры жидкос-. ти в рабочем режиме, такие как плотность , динамическая вязкость , задаваясь максимально возможной скоростью движения жидкости 11, выбирают инородный материал таким, чтобы) К , а функция распределения частиц материала по скоростям витания у(И) в условиях рабочего режима соответствовала выражению11 м о.нГ у(и) юммдм,ч/ у(Щ сюаминчто соответствует условию оседаниякрупных фракций в рабочем режимет.е, Мма ( И,цд.,Зная, что ограни -ченньь объем заполняют жидкостьюп минут, цоэирование инородного материала осуществляют на (и/3)-й и (2 п/3)-й минутах. Перевоцят ограниченный объем в рабочий режим и отбирают пробу жидкости с дна объема, испаряют жидкость, анализируя частицы, получают функцию распределения частиц материала по скоростям витания У = 1 (М), при этом соблюдаяо нй кс0 =,1(Ж = 1, что позволяет исключичить из рассмотрения частицы, осевшие на боковых стенках ограниченного объема.Лналогичо отбирают пробу движущейся жидкости н получают У .= У (ч)тС С соблюдая 10 5 Ь; к иис и ы Г(Щ20 фк Ннн получают путем диЧнререн 1 прования(Ь25 П р и м е р 1, Исследуют замкнутый объем, заполняемый водой, при осредненных параметрах в рабочем режимеУ, =. 1000 кг/м, динамическая вязкость О, 001005 Па с, 11 аксмальая 30 скорость движения жидкости принимается М = 1 10 " и/с. В качестве инородного материала выбирают кварцевыйпесок с плотностью 2650 кг/м, Приэтом скорость витания крупных фрак ций 11,; . = б 10 мг с, минимальнаяскорость витания Ы,=- 2 10и/с. Заполнение объема происходит в течение15 мин, дозирование инородного материала осуществляют на 5-й и 10-й ми 40 нутах Переводят ограниченный объем врабочий режим (выуждепные колебания).Отбирают пробу жидкости с дна объема/ 45 получают гранулометрическпй состав(фиг, 1). Отбирают пробу движущейсяжидкости, находят Е по фракции 25 10 м/с и строят преабразонанныйгранулометрический состав (фиг. 1,штриховка). Очевидно, что фракции( 1 мд . выполняется, а Аракпп мельчемакс510 м/с присутствуют полностью и 55определение Е достоверпо, 1 мин = 5 хх 10 м/с. После преобра и папи получают функцию плотности рп прелеленияскоростей движения в огр пи сипомобъеме (фиг. 2)П р и м е р 2. 11 сследуют з-мктый прозрачный объем, заполненныйводой. Осредненные параметры в рабочем Режиме сле",/юцие: плот 11 асть (.,1000 кг/м, дицаллическая вязкость0,001005 Пд с. 11 аксимдльная скоростьдвижения жидкости це превышает вели чину И,о; - 110 м/с. В качестве инородного материала выбирают кварцевый 10песок с плотностью2580 кг/м.При этом максимальная скорость пи гания крупных Рракций И, , = 4 10 м с,миимальнач скорость витаиЯ эм =1,7 10 м/с. Заполнение объема 5происходит в течение 6 миц, дозиравание инородного материала осушеств:;яютца 2-й и 4-й минутах.Переводят ограичецьй объем нрабочий Режим (ьыцужд.:ццы кодс.бация).20Отбирают пробу жидкости,: с дна объемаи пася ее испарения аределяют грдцулометрический состав инородного материала (распределение частиц чоскоростям витания), (Фиг. 3). Отбирают пробу движущейся в абъ=ме жидкости и также определяют гранулометричсский состав инараднога материала.аходят величину К любым методам,позволяющим представить грауламетрический состав в пробе движэ щей яжидкости в виде дали исходного грачулометрическаго состава (проба с днаобъема) . 1 входят К ча цди.леньшей Фрак -ции (1,7-3)10 и/с и стРоят преобразованный грануламетрцческцй с став-3фракции кругее М ) 1 Ом/с;з .пви:кущейся жидкости ат утствуют и у:ловие 1 макс с М .выпалЯетсЯ. "Ракции,Омельче 5, 10 м/с присутствуют полностью, и, следовательно, определение К достоверна,После преабразовдий получают Функцию плотности рдс рсделсния скорас:йдвижения в аграниче шаэл осъел.е (фиг.4,э де представлеы также 1 эезу.ьтатыизмерений, полученцых в там же эксперименте известным способом - методомметок),50П р и м е р 3. 11 сследуот замкнутый объем, запале:ый,кцпкил. азотом.Осредненные параметры в рабочем режиме следующие: пл тцасть . = 802,4 кг/м,динамическая вязкссть 144 10 Па с.Максимальная скорость движения жидкости не превлак.а:.т вели ыну ,=,110 м/с. В качестве инородногоматериала выбирают кварцевый песок с цла",остью 1 = 580 кг/м. Приатал максимальная скорость витания-гкрупных фракций И ; - 1 10 м/с, минмалая скорость витания И,67 10 м/с. Заполнение объема происходит в течение 27 миц, дазированиеипрадага материала осуществляют9-й и 18-й лилипутах.Переводят огра че ный объем вРзбачий режим (выцужденныз колебания). Отбирают пробу жидкс стц с днаобъема и после ее испарения определ,эют грдуламетрический состав инараднага материала (фиг. 5), Отбираютпробу- движущейся в объеме жидкосттакже определяют грануламетрическийс эстдв инородного материала. Находят величину К по наименьшей фракции(7-10) 10 м/с и строят преобразованный гранулометрический состав (Фиг.3,штриховка). После преобразованийполучают функцию плотности распределения скоростей движения в ограниченном объеме (фиг. 6, где пунктиром длясравнения представлены также результаты измерений, пслученных в том жеэксперименте после прекращения колебаний, т.е. в режиме постоянного тепларитока),Равномерное дозирование порциямичастиц инородного материала в верхнюю чдсть ограниченного объема приодновременном его заполнении жидкостью позволяет равномерна распределитьчастицы по всему объему, предотвратить их преждевременное оседание ирдсслаецие па фракциям в объеме, адаэьрование материала порциялги по.;Райней мере дважды исключает полныйв.шсс частиц на стенки объема.11 асле перевода ограниченного объема в рабочий режим в результате того,что частицы ицороднога материала поллисерсны, обладают настоянным фазавым составом и плотностью, большейплото тг жидкости в ограичсцномобъеме, начинается процесс оседаниячастиц на дно объема. Прц этом крупные Фракции частиц, аблдддющие скоростью оседания, большей максимальнойскорости движения жидкости в объеме,полностью осаждаются на дна объема.Частицы, обладающие мсвшей скоростьюассдация, чем минимальная скоростьдвижения жидкости в объеме, остаютсяво взвешенном состояч (д вычетомчастиц, осддившихся ца стенках объема за счет сил адгезиц. Остальные39 частицы представлень 1 в объеме с различной вероятностью, пропорциональной вероятности появления в объеме той или иной скорости движения жидкости, большей или равной скорости Оседания этих частиц. Таким образом, отбирая пробы из движущейся жидкости и с днз Ограниченного объема и определяя гранулометрический состав частиц инородного материала при известных их свойствах, нахоцят параметры гидродинамической обстановки в ограниченном объеме. При этом после испарения пробы жидкости частицы материала находятся в неподвижном состоянии, что значительно упрощает измерения.Использование предлагаемого способа Определения гидродинамической обстановки в ограниченном объеме позволяет: исследовать весь объем жидкости, находящийся в движении, исследовать замкнутые объемы, не имеющие прозрачных участков в стенках, исследовать процессы накопления загрязнений в ограниченном Объеме, при менять серийно вьп 1 ускаемое оборудование, регистрировать частицы инородного материала в неподвижном сос Оннии при нормальных температурах.Формула изобретения1.Способ определения гидродинаь 1 ической обстановки в ограниченном 25 ) ьобъьме, включающий заполнение Объема жидкостью с последующим воздействием на нее внешних сил, доэирование частиц инородного материала в объем и 5определение гидродинамической обстановки по анализу изменения параметров частиц инородного материала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения гехнологических возможно .Тей и повьппения достоверности измерений, дозировку частиц инородногоматериала Осущес.твляют в верхнюючасть объема в процессе эаполпения,используют частицы инородного материала различного гранулометрическогосостава, при этом размер частш 1 крупных фракций вьбира 1 о 1 из условия, чтобы скорость их оседания преп.,;шаламаксима 1 ьную скорость движсн 1 я:Ф,ид- кости, затем Огбирают пробы у дна ив произвольной тсчке Объема и анализ1 зменения параметроя осуществляют пугем гранулометрического анализа 1 роб.25 2. Способ по и. , о т л и ч аю щ и Й с я тем, что в качестве частиц инородного материала используютООлидисперсный материал пОсГоя 11110 гофазового состава е плотностью, боль- О п 1 РЙ чРм 1110 тность жидкости.3. Способпоп. 1, отлич аю щ и й с я тем, что доэироьание чат:1 ц осчпест 1 зл 111 от порциями.д р ц. дг,/ Составитель Г.ОлыпанскаяТехрец А. Кравчук Редактор И.Рыбченк Ко ор Л.Патей Заказ 5003 Тираж 847 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Я10ъ 4 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений113035, Москва, Ж, Рауш комитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5