Способ определения скорости,плотности и температуры потока газа

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля процессов перекачки газа в газопроводе. Цель изобретения - распмрение эксплуатационных возможностей за счет проведения неразрушающих измерений в трубопроводе. Ультразвуковые импульсы в газе и стенке газопровода возбуждают с помощью релятивистских электронов. Регистрацию акустических импульсов производят с помощью пьезоэлектрических датчиков 3, расположенных на известных удалениях от места возбуждения импульсов , находящихся в акустическом контакте с поверхностью газопровода 1. Затем определяют отношения амплитуд акустических сигналов, распространяс ющихся в газе и по стенке газопровода 1. 1 ил. Л

СбЮЗ СОВЕТСКИХ

С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (504 0 01 Р 5 00

&nacry

DÆÆ74/3 /Y &Р

own

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3921065/24-10 (22) 16 ° 04.85 (46) 23 11.86. Бюл, 9 43 ,(72) Л,Д.Калиниченко и А.И,Калиниченко (53) 532.574(088,8) (56) Прохан А.М, Гидроаэрофиэические измерения. M,: Изд-во стандартов,, 1981, с. 213-240.

Патент Франции Р 2179581, кл. G 01 P 5/00. 1973, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ, ПЛОТНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ГАЗА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля процессов перекачки газа в газопроводе, „„SU,» 1272253 А i

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей эа счет проведения неразрушающих измерений в трубопроводе. Ультразвуковые импульсы в газе и стенке газопровода возбуждают с помощью релятивистских электронов, Регистрацию акустических импульсов производят с помощью пьезоэлектрических датчиков

3, расположенных на известных удалениях от места возбуждения импульсов, находящихся в акустическом контакте с поверхностью газопровода 1, Затем определяют отношения амплитуд акустических сигналов, распространяющихся в газе и по стенке газопровода 1. 1 ил.

1?72253

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля процессов перекачки газа в газопроводе, Цель изобретения — расширение 5 эксплуатационных воэможностей за счет проведения неразрушаюших измерений в трубопроводе.

На чертеже изображена схема для реализации предлагаемого способа.

Схема содержит газопровод 1, заполненный движущимся газом, источник

2 импульсного пучка проникающего излучения, например ускоритель электронов, пьезоэлектрические датчики

3, находящиеся в акустическом контакте с внешней поверхностью газопровода, зону 4 взаимодействия излучения со стенкой газопровода и зону 5 взаимодействия излучения с газом, 20

Предлагаемый способ измерения скорости, плотности и температуры газа в газопроводе осуществляется следующим образом.

При прохождении импульсного пучка

1 излучения через стенку газопровода в .зоне 4 взаимодействия излучения = со стенкой газопровода в результате импульсного нагрева возникают термоупругие напряжения, которые приводят 30 к возникновению упругих волн, которые ввиду большого акустического рассогласования стенок и газа распространяются в стенках и в газе практически независимо. Распространяюп иеся по стенкам газопровода волны напряжений движутся со скоростью Б ст звука в интервале стенок, значительно превышающей скорость звука 8 в

2 газе. Поэтому они приходят в точки 40 детектирования существенно раньше волн напряжений, распространяющихся в газе. Амплитудное значение волны напряжений, приходящей по стенке в какой-либо из двух детекторов, íà- 45 пример в 1-м, может быть представлено в виде

Б =А6, (1) где 8, — амплитудное значение импуль- SG са давления в зоне взаимодействия излучения со стенКОНо

А - постоянный коэффициент,учитывающий геометрию распро- у странения акустической волны по стенке иэ зоны генерации.

Распространяющиеся в газе упругие волны движутся к левому и правому детекторам с разными скоростями °

В силу этого интервалы времен между возбуждением и регистрацией левым и правым детекторами равны о с « у

ht2 t2 2- (3) 2 2

По измеренным интервалам. At u 1 определяют скорость газа

V = -1 (-2- 1 ) (4)

2 2 р,Я At1 и скорость звука в газе

Скорость звука в газе слабо зависит от его давления (плотности) и существенно зависит от температуры Т2. Так, в приближении идеально" го газа г= у.--т, R 2

С где

Cì отношение теплоемкостей газа; вес 1-й грамм-молекулы газа;

8,314 Дж/град — газовая постоянная;

Т вЂ” температура газа по шкале Кельвина.

Т =Б --- — — (--> + — ) (6)

Р2 Р2 х х

2 2 g Б 4 В At2 и

Таким образом, зная скорость газа Я 2, можно определить его температуру.

Амплитудное значение волны напряжений, генерируемой в газе и регистрируемой 1-м детекторомб, может быть представлено в виде

6 =a&„(v) где 6 — амплитудное значение импульса давления в зоне взаимодействия излучения с газом.

 — постоянный коэффициент, учитывающий геометрию распространения волны по газу из зоны генерации.

12722 3 ями числя частиц и радиуса пучка от импульса к импульсу.

Используя выражения, полученные вышее, по луч а ем

Формула изобретения

6 В Гд (дЕ/дх)

Р (8)

6 А Г., (дЕ/дх) Способ определения скорости, плотности и температуры потока газа путем возбуждения в потоке акустического импульса с помощью облучения по10 тока сфокусированным пучком импульсного электромагнитного излучения и регистрации времени распространения акустического импульса вдоль и про-. тив потока с помощью пьезоэлектрических датчиков, расположенных на известном расстоянии от возбуждения акустического импульса, по которым судят об измеряемых параметрах, о тл и ч а ю щ и й,с я тем, что, с це- . лью расширения эксплуатационных возможностей за счет проведения неразрушающих измерений в трубопроводе, облучение потока проводят релятивистскими электронами, при этом о плотности газа судят по отношению амплигде Г и à — параметры Грюнайэена с7 газа и вещества стенКИ е

Удельные энергетические потери частицы в газе пропорциональны его плотности /э .

Вводя обозначения (— ) =о /э, (9) -1

А Г, дЕ/дх).

6„ р=c —— (ll) сТ

Определение величины Р путем 2 сравнения акустических сигналов, генерируемых в гаэе & и в стенке гаЯ зопровода 6,, позволяет устранить ошибки, вносймые возможными вариаци2S туд акустических импульсов, распространяющихся в газе и в трубопроводе.

Составитель И.Попов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Козориз

Заказ 6334/44 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l)3035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4