Способ определения положения границы раздела жидкой и газообразной сред

(11) 516945 Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М. 22) Зая 1 Й 13/О рисоединением заявк сударстаенныи комитеоввта Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(45) Дат исания 17.06,7 2) Авторы изобретен Б. А. Григорьев, В. М. Жуков, С Кузма-Ки ч валев и Институт высоких температур АН ССС(5 ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИ 11 Н РАЗДЕЛ ЖИДКОЙ И ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕД огрешность измерен Цель изобретения пределения положенеличение точност ия границы раздела двухроматическое излучение пропускаюших моносред. Изобретение относится к области технической физики и может найти применение в установках по исследованию процессов стекания жидкой пленки, пленочного кипечия двухфазного кольцевого течения и т.д.Известен способ определения положения границы раздела сред, жидкой и газообразной, одна из которых непрозрачная, путем регистрации монохроматического излучения, направленного по касательной к выпухлой поверхности непрозрачной среды и прошедшего через нее.Недостатком способа является большая Поставленная пель достигается благодаря тому, что определяют угол полного внутреннего отражения на границе раздела пропускающих излучение сред, измеряют угол падения излучения на поверхность эталонны пленок, наносимых на произвольную выпухлую поверхность непрозрачного тела, в точхе, лежащей на касательной к этой выпух лой поверхности, затем регистрируют прошедыее излучение, направленное по касательной к выпуклой поверхности непрозрачного тела, изготовленного с радиусом кривизны й )3 ,ФпредР к ) гдеТ ТПЪОПадЭ.Р.р - угол полного внут"нзннего отражепвония, Ц)- угол падения излучения на поверхности эталончых пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела в точке, лежашей на касательной к этой выпуклой поверхности, Р гр,рпре радиус хривизны грапиць раздела средЯ предельный радиус кривизны непрозрачного тела, и по тарировочной хривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред.На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - схема прохождения пучка излучения; на фиг. 3 - график зависимости угла падения излучения на поверхность эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежашей на касательнойк этой выпуклой поверхности, от отношения радиусов кривизны поверхности разлела сред и непрозрачного тела; на фиг. 4,а- кривая изменения сигнала фЭУ в опыте"; 6 - тарировочная кривая, 6 - кривая изменения положения границы раздела сред во времени; на фиг. 5 - кривая изменения положения границы раздела сред во времени при пленочном кипении фреона.Излучение лазера 1 проходит через сис тему коллимации . После прохождения рабочего объема 3 пучок излучения попадает на ФЭУ 4, сигчал которого регистрируется на шлейфовом 5 и запоминающем 6 осциллографах. Рабочий объем, заполняемый жид б костью, связан с конденсатором 7, вспом. гательной емкостью 8, конденсатором 9, В боковых штуцерах рабочего объема закреплено непрозрачное тело - опытная трубка, около хоторой определяется положение границы раздела сред, Перемещение опытной трубки вместе с рабочим объемом в вертикальном и горизонтальном направлениях осушествляется микрометрическим устройством 10 и контролируется микроскопом 11. При измерении небольших отхлонений границы раздела сред после системы коллимации устанавливается объектив 12.Лля определения положения границы раздела сред определяют угол полного внутреннего отражения (р на границе раздела жидкой и газообразной сред, слабо поглошающих монохроматическое излучение. Затем измеряют угол падения излучения ф п,на поверхности эталонных пленок, на носимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела и имитирующих по свойствам газообразную среду, в точке, лежашей на касательной к этой выпуклой по- ф верхности (фиг. 2). Устанавливают зависимостьла от отношения радиусов кривизны границы раздела сред и непрозрачного телег /й,г (фиг.3). Ро этой зависимостипяед 5 определяют предельный радиус кривизны% непрозрачного тела, при котором на участке границь. раздела сред, обозначенном 1 -П на фиг. 2, при падении излучения наблюдается явление полного внутреннего отражения. Изготавливают непрозрачное тело с радиусом кривизны, не меньшим найденногопредельнопредго значения п,. Регистрируют прошедшее излучение, направленное по касательной к выпуклойповерхности изготовленного непрозрачного тела, и по тарировочной кривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред (фиг. 4).На фиг. 5 представлены результаты определения положения границы раздела сред при пленочном кипении фреонав условиях свободной конвекции и атмосферном давлении, Слабопоглошаемым монохроматическим излучением в жидкой и газообразной средах в этом случае будет излучение в видимой области спектра. Согласно проведеноным измерениям,(р =47 30. По предва 1 лаорительным оценкам отклонения границы раздела сред в диапазоне тепловых потоков от 20,10 до 70.10 вт/м не превосходятэ 3 20,3 мм. Тогда из зависимости Р /М /Й )падг гррг т устанавливают что Я должен быть не меньше 1 мм, На фиг. 5 показано изменение толщины б" паровой пленки во времени у нижней образующей трубки диаметров 2 мм при тепловом потохе 42. 10 вт/м .эФормула изобретенияСпособ определения положения границы раздела жидкой и газообразной сред, пропускаюших монохроматическое излучение, у выпуклой поверхности непрозрачного тела, например, при пленочном кипении путем регистрации прошедшего излучения, направленного по касательной к выпуклой поверхности непрозрачногс тела, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью увеличения точности определения положения границы раздела, определяют угол полного внутреннего отражения на границе раздела этих сред, измеряют угол падения излучения на поверхность эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежащей на касательной к этой выпуклой повехности, затем регистрируют прошедшее излучение, направленное по касатель ной к выпухлой поверхности непрозрачного тела, изготовленного с радиусом кривизныи ират т пъо ) Ч вхд ) го. р) 1 где Чово угол полного внутреннего отражения (рф пад угол падения излучения на поверхности эталонных пленок, наносимых на произвольную выпуклую поверхность непрозрачного тела, в точке, лежащей на касательной к этой выпуклой поверхности, Я гр.р - радиус кривизны границы раздела, Ц - предельный рапреддиус кривизны непрозрачного тела, и по тарировочной кривой определяют положение границы раздела жидкой и газообразной сред, 516945516945 Составитель С. Соколоваактор Т. Орловская Техред С. Беца Корректор иценко каз 934/180ЦНИИПИ Г в ССС иал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная,осударс по 3035, Москвараж 1029 Подписноевенного комитета Совета Минисделам изобретений и открытийЖ, Раупская наб д. 4/5