Способ определения концентрациичастиц b дисперсном потоке газа

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДБТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15. 12. 78(21) 2697463/18-25

Союз Советскими

Социалистических

Республик

Ч1» 805125 (51)М. Кл. с присеедииемием заявки N9(23} П иоритет—

G 01 N 15/02

Государственный «омнтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 150231. Ьчоллетемь Но (53) УДК 539. 215.4(088.8) Дата опубликования описания 17 . 02. 81 (72) Авто1эь» изобретения

С.A. Сенковенко и A.Ã. Сутугин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ

В ДИСПЕРСНОМ ПОТОКЕ ГАЗА

Изобретение относится к системам измерения н контроля концентрации примеси в дзухфазных газовых потоках, в частности к аэродинамическим системам, и находит применение в химической промышленности, металлургии, производстве строительных материалов. и других сыпучих веществ а также при определении концентрации конденсата и газовых потоках, например при эксплуатации газоконденсатных месторождений природного газа и производстве различных дисперсных материалов конденсационного происхождения. ч5

Известен способ определения концентрации пыли в газах, включающий электризацию пыли контактно-электрическим измерением приобретенного заряда, по котищ>ому судят о количест- 20 ве пыли в гаэей3.

Однако по заданному способу требуется высокая стабильность расхода пыле-газового потока.

Известен также способ определения концентрации частиц В днсперсном потоке газа путем отбора пробы, очистки ее от частиц поочередного пропускания газа и пробы через сопло ч измерения разности статических 30 давлений в сопле - потЕре напора на перемещение двухфазной смеси, по которым судят о концентрации частиц в потоке (2 ).

Однако, данный способ обладает большой погрешностью измерений, вызываемой изменением гидравлического сопротивления частиц вследствие изменвния параметров газового потока и малой чувствительностью.

Цель изобретения - увеличение диапазона изменения параметров дисперсного потока, а также повьыение точности и чувствительности способа.

Цель достигается тем, что газ и пробу выпускают в разреженное пространство в форме сверхзвуковых недорасширенных струй с одинаковой степенью нерасчетности, устанавливаемой путем регулирования давления на срезе сопла и в разреженном пространстве определяют положения замыкающих скачков уплотнения в струях газа и пробы и по их разности судят о величине концентрации частиц.

Экспериментальные исслвдсвакия по определению влияния твердых частиц на форму и положение ударных волн в сверхзвуковых недорасширвнных струях позвЬляют сделать вывод о

805125 том, что это влияние более существенно при истечении струй в разреженное пространство в переходном (по диапазоне числе Киудсена) режиме, чем при истечении в континуальном . режиме. Относительно небольшие добавки твердой дисперсной фазы (+ХО,1) в струю чистого газа вызы-. вают значительные перемещения зазамыкающего скачка(на 20%), что позволяет определить количество при- © меси. Положение замыкающего скачка уплотнения в недорасширенной струе определяется одним иэ известных методов например визуализацией ударной волны маломощным тлеющим разрядом по максимуму поглощения лиэерного или электронного пучка с помощью трубкй Пито.

На фиг. 1 приведена схема одного иэ возможных устройств, с помощью которого реализуется предлагаемый 20 способ; на фиг. 2 — расчетная и экспериментальная зависимости массовой доли частиц от относительного расстояния до замыкающего скачка. устройство содержит емкость 1 с 2 дисперсннм потоком газа, трубопровод, эапорные краны 2, 3, 14, 15 и

17, фильтры 4 и 13, прибор 5 для поддерживания постоянного перепада давлений, датчики 7 давлений и указывающие приборы 6, сопло 8 с обогревом, камеру 9, датчик 10 положения замыкающего скачка с механизмом 11 перемещения, регулятор 12 перемещения скачка, откачную систему 16 и узел 18 дозированной подачи частиц

18.

Измерения производят следующим образом.

Пробу из емкости 1 отбирают через фильтр 4 н кран 3 и пропускают через 4Q сопло В при открытом кране 15 и включенной откачной системе 16 ° С помощью датчиков 7 давления и прибора 5 измеряют степень нерасчетности — Ра/Рв .(где Р1 — давление на срезе сопла 8 Р - давление в камере 9), образующейся сверхзвуковой недорасширенной струи газа.

Перемещая датчик положения замыкающего скачка уплотнения в струе

rasa вдоль оси струи, определяют прибором 12 положение замыкающего скачка уплотнения Х . Закрыв кран 3 и открыв кран 2, пропускают пробу через сопло 8 в камеру 9. С помощью регулирующих кранов 14 и 15 и прибора 5 добиваются, чтобы значение степени нерасчетности сопла совпало со значением, нолученньва для чистого газа и абсолютной величине было меньше 10 единиц. Аппаратурой 10-12 из- щ меряют положение замыкающего скачка уплотнения в струе пробы XC При реализации споссба положенйя замыкавших скачков уплотнения определялись при визуализации ударных волн в я струе методом маломощного тлеющегоразряда (на фиг. 1 аппаратура для визуализации не показана).

Концентрацию частиц в дисперсном. потоке газа — 9 определяют по отношению (или разности ) измеренных положений замыкающих скачков уплотнения — ХС/ХГ из предварительно полученной на данном устройстве тарировочной зависимости Ч=Ф(Х /Хг), для известного диапазона размеров частиц. Тарировка устройства производится с помощью узла 18 дозированной подачи частиц при открытом кране 17.

Концентрацию частиц можно также определить иэ эмпирического соотношения

Д 1+0,197 МС1 + (1 ) где d — диаметр среза сопла.

Отношение удельных теплоемкостей для газа = 7-. числа Маха на срезе ср

V сопла при отсутствии частиц — Мц, степень нерасчетности — Рс,/Р н в расстояние от среза сопла до замыкающего скачка уплотнения — Х явс ляются известными величинами.

Экспериментально определенная весовая концентрация частиц AR O3 в струе воздуха хорошо согласуется с соответствующим значением ее, полученным расчетным путем по формуле (.1) (см. фиг. 2)

Использование предлагаемого способа определения концентрации частиц в дисперсном потоке газа обеспечивает по сравнению с известными способами возможность измерения высоких массовых долей (Я0,9) содержания твердых частиц в газе при широком диапазоне изменения параметров дисперсного потока (температуры, давления и скорости), возможность повышения чувствительности метода эа счет изменения соотношения массовых расходов газа и частиц при одновременном увеличении точности измерений. Формула изобретения

Способ определения концентрации частиц в дисперсном потоке газа путем отбора пробы иэ газа, очистки ее от частиц и поочередного пропускания газа и очищенной пробы через сопло, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона изменения параметров дисперсного потока, а также повышения точности и чувствительности способа, газ и пробу выпускают в разреженное пространство в форме сверхзвуковых недорасширенных струй с одинаковой степенью нерасчетностн путем регулирования давления на срезе сопла

805125

Фиг. (.х

Мд

ОУ

08

ОЮ д

44

gD

gt

01

4 48 Ю Ц4 у OS О7 Иа ОУ а

Фиг. Г

Составитель Е. Маллер

Редакто М. Келемеа Тех е Н.Майорош Ко екто: Л. Иван

Заказ 10869/64 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и в разреженном пространстве определяют положения замыкающих скачков уплотнения в струях газа и пробы. и по их разности судят о величине концентрации частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Клименко А.П. Методы и прибо» ры для измерения концентрации пыли., "Химия", 1978, с. 178-181.

2. "Вестник технической и экономической информации", НИИ техникоэкономических исследований ГК СМ по химии, 9 2, 1962, с. 65 <прототип,