Зонд для изокинетического отбора пробы

Зонд для изокинетического отбора пробы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

«е ао щв 6 01 N 1/22 (ОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н «вто»»»» сеидатввствт /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДКЛАМ 11306РЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3404?89/23-26 (22) 09.03.82 (46) 30.07.83. Бюл. t 28 (72) И. Д. Ларионов (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. И, Кирова (53) 622.243.68.002.54 (088.8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ж37, кл. О 01 и 1/22; 1963.

2. М апевоаей г1с - i soh i net i c Saep1Ыд probe for aегоsols.-!овгпа1 of

Scientific Instruments, l967, 44, р. 249-253 (прототип ). (54 )(57) ЗОНД ДЛЯ ИЗОКИНВТИЧЕСКОГО

0TSOPA ПРОБМ текучей среды, содержащий отборную трубку .с термоанемомет» рическим датчиком, с чувствительным элементом, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения настройки зонда, отборная трубка снабжена держателями и дополнительным .лермоанемометрическим датчиком, причем основной размещен на :входе в отборную трубку, а дополнительный закреплен на держателях и размещен на расстоянии не менее трех диаметров трубки от входа в нее, причем чувствительные элементы термоанемометрических датчиков установлены перпендикулярно друг другу.

Наиболее близким к предлагаемод му по технической сущности является зонд, содержащий отборную трубку и снабженный термоанемометрическим датчиком, установленным перед всасывающим отверстием отборной трубки, Перед отбором пробы трубка разворачивается вдоль потока, при этом фиксируется сигнал . датчика, соответствующий невозму-" щенному трубкой потоку среды. 3атем трубка поворачивается в рабочее

15 положение- навстречу потоку, а расход среды через трубку регулируется до восстановления прежнего сигнала термоанемометрического датчика, что соответствует равенству скоростей ц 20 потока вне и внутри трубки, т.е, изокинетичности отбора пробы.

Достоинством этого зонда является использование для настройки электрического сигнала термоанемометричес25 кого датчика и исключение манометрических сигналов, что приводит к существенному снижению методической погрешности измерения концентрации твердых частиц до 24(27.

Зо Однако необходимость периодического поворота трубки вносит неконтролируемую случайную погрешность,связанную с неточностью восстановления прежнего ее положения относительно датчика, что существенно увеличива- ет инструментальную погрешность измерений, исключает выполнение непрерывных измерений и затрудняет автоматизацию измерений, так как. требует введения механизмов, обеспечивающих точные. .повороты трубки. Кроме того, могут быть случаи, когда поворот трубки невозможен из-за стесненных условий внутри устройства, где необходимо производить измерения. Недостатком является и то, что термоанемометричес« кий датчик и отборная трубка выполнены в виде отдельных узлов, что затрудняет перемещение зонда при исследовании полей концентрации, связанное с необходимостью проводить измерения,в различных точках потока.

Цель изобретения - повышение точности измерений эа счет ctpororo соблюдения изокинвтичности и упро55 щение настройки зонда при проведении отбора пробы.

Указанная цель достигветс1 тем., что зонд содержит отборную трубку, М 1

Изобретение относится к устройст. вам для исследования характеристик текучих сред, а именно к зондам для непрерывного отбора проб текучих сре с целью определения полей концентрации твердых частиц в потоке жидкости или газа, и может быть использовано в исследовательских работах по изучению гидромеханики двухфазных потоков, локальной структуры фаз в каналах и тепло- и массообменных аппаратах, а также в различных отраслях промышленности при определении содержания механических примесей в потоках жидкостей или газов, движущихся по трубопроводам или технологическим аппаратам.

Известны зонды, содержащие отборное устройство {отборную трубку ) для измерения концентрации. твердых части в потоке текучей среды путем изокинетического (т,е. при равенстве скоростей потока внутри отборного устройства и вне его) отбора пробы среды, в которых изокинетичность устанавливается регулировкой расхода среды через отборное устройство по равенству статических давлений вне и внутри его 1 (.

Недо ст ат ком т аких зондов являет - вя необходимость размещения в стен ке устройства, помещаемого в потоке среды, каналов „для отбора статических давлений внутри устройства и вне его, что существенно увеличивает габариты занда и приводит к загромождению и возмущению основного потока среды. Кроме того, отверстия для отбора статических давлений забиваются твердыми частицами при неизбежном во время настройки зонда всасывании среды в каHcLAhl отвода статических давлений.

Наконец, затруднена автоматизация отбора проб, так как в. качестве сигнала о точной настройке зонда при отборе пробы служит равенство нулю нвэлектрической величины малого перепада статических давлений внутри и вне отборного устройства, который обычно определяется по микроманометру. Неточность опрределения этого равенства приводит к тому, что методическая погрешность измерения концентрации твердых частиц такими зондами высока (1О-153 ) и увеличивается при колебаниях скорости среды. 8ремя настройки таких зондов для произ032354 2 водства одного измерения весьма звелико (до 39-40 с).

3 l 0323 снабженную двумя термоанемометрическими датчиками, один из которых размещен на входе в отборную трубку, а другой с помощью держателей, закрепленных на корпусе отборной трубки, размещен на расстоянии не менее трех диаметров трубки от входа в нее, причем чувствительные элементы термоанемометрических датчиков установлены перпендикулярно друг другу. 1О

Введение в конструкцию зонда двух термоанемометрических датчиков позво ляет независимо получать и сопоставлять данные о скорости потока вне и внутри трубки, т.е. судить об изо- 15 кинетичности отбора пробы. При этом размещение одного датчика на входе в отборную трубку обеспечивает получение сигнала, точно соответствующего скорости неподвергшегося еще пе- 2О рестройке потока внутри трубки, а размещение второго датчика на расстоянии не менее трех диаметров трубки от входа в нее гарантирует получение сигнала, точно соответству- 25 ющего скорости невозмущенного потока вне трубки.

Установка чувствительных элементов

; термоанемометрических датчиков перпендикулярно друг другу исключает влияние теплового и гидродинамичес- . кого следа от датчика, установленного выше по потоку, на показания второго датчика. Влияние возмущения потока - чувствительными элементами датчиков на работу отборной трубки

S практически отсутствует вследствие их малых размеров, характерных для термоанемометрических датчиков (длина нити не более 2 мм, диаметр не более 0,3 мм), 5"

Зонд работает следующим образом.

После установки в поток текучей среды отборная трубка ориентируется навстречу потоку и Фиксируются сигналы термоанемометрических датчиков, затем производится регулировка расхода среды через трубку с целью добиться равенства сигналов обоих термоанемометрических датчиков, что соответствует равенству скоростей .потока вне и внутри трубки, т.е. изокинетичности отбора пробы.

Применение зонда дает технический эффект, заключающийся в упрощении и ускорении операции по отбору пробы среды и повышении точности измерения концентрации механических примесей в потоке жидкости или газа.

Упрощение и ускорение отбора пробы зондом обеспечивается тем, что работа по настройке зонда сводится лишь к регулировке расхода среды через трубку и сопоставлению электрических сигналов термоанемометрических датчиков, которое легко и опера . тивно производится по стрелочным приборам, причем настройка может быть произведена за время не более 2-3 с, так как термоанемометрические датчи": ки являются малоинерционными индикаторами скорости потока.

Повышение точности отбора пробы достигается тем, что исключаются главные погрешности отборных трубок: возможная неизокинетичность отбора даже при равенстве статических давлений и возмущение потока вследствие

На чертеже представлена схема предлагаемого зонда.

Зонд содержит отборную трубку 3 установленную навстречу потоку среды, 45 и закрепленные на трубке термоанемометрические датчики 2 и 3 с чувствительными элементами 4 и 5. Датчик

2 закреплен непосредственно на входе в трубку, а датчик 3 с помощью 50 держателей б, закрепленных на корпусе трубки, вынесен вверх по потоку на расстояние не менее трех диаметров трубки. Чувствительные элементы 4 и

5 датчиков установлены перпендикуляр- 55 но друг другу. Таким образом, зонд обьединяет отборную трубку и датчики в единую конструкцию. большой толщины стенки трубки и больших ее внешних габаритов.

Высокая ст епен ь изоки нети чности отбора пробы в предлагаемом зонде обеспечивается тем, что при измерении сопоставляются сигналы термоанемометричесяих датчиков, прямо связанные со скоростью потока, а также высокой чувствительностью малой инерционностью термоанемометрических датчиков.

Применение предлагаемого зонда позволяет легко автоматизировать процесс отбора проб, так как сопоставление электрических сигналов тврмоанемометрических датчиков,вы% работка улрааляащего воздействия на лобудитель расхода среды через отборнуа трубку и организация об1032354 Ф, ратной связи могут быть осуществлены с ломощьв тиловых элементов автоматики.

Составитель T. Еловских

Редактор С. Пекарь Техред И.Гайду Корректор Лв Бокаай

Ю

° Ф а е ееЕееееееееМ4е а е ее аееееаевееаееве

Заказ 5393/48 Тиран 473 Подлисное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по дедам изобретений и открмтйй

113035, Иосква, В-35, Раувская наб;, д. 4/5 аавмЬююеееюеМ Е эата е ваевеюеемаюв аевюа еюаВ Е ююеюавююевю еюЕЕеЕею

Филиал Agll "Патент", г. Умгород,. ул. Проектная, 4