Способ измерения расхода твердого диспергированного вещества в двухфазном пульсирующем потоке

 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, в частности к измерителям расхода твердой фазы, и предназначено для использования в качестве индикатора метелей и пыльных бурь. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения пульсирующего потока. На электроде 1, установленном на определенной высоте, появляется электрический заряд. Сигнал на выходе электрического усилителя 2 содержит как постоянную, так и пульсирующую низкочастотную составляющую, причиной которой являются пульсации твердого вещества, а также скорость ветра, которые создают завышение тока электризации. В пороговом устройстве 5 выделяются несколько участков сигнала по степени интенсивности. На выходе суммирующего усилителя 6 сигнал пропорционален расходу твердых частиц /снега/. 1 ил.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4082598/24-10 (22) 18.04,86 (46) 30. 12. 89. Бюл. N 48 (71) Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова (72) Л. С. Иордови на, Е. И, Плешкова и Е.В.Романов (53) 681.121(088.8) (56) Дюнин А.К. Механика метелей.

Новосибирск, изд. АН СССР, 1963.

Соу С. Гидродинамика многофазных систем. И.: Мир, 1971, с. 185. (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ РАСХОДА ТВЕРДОГО ДИСПЕРГИРОВАННОГО ВЕЦЕСТВА.В

ДВУХФАЗНОИ ПУЛЬСИРУЮЦЕИ ПОТОКЕ (57) Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, в частности к измерителям расхода твердой фазы, и предназначено для испольI

„.SU» 1 32818 А 1 (5i) 4 С 01 F 1/74, С 01 И 1/14.

2 зования в качестве индикатора метелей и пыльных бурь ° Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения пульсирующего потока. На электроде 1, установленном на определенной высоте, появляется электричес" кий заряд. Сигнал на выходе электрического усилителя 2 содержит как постоянную, так и пульсирующую низкочастотную составляющую, причиной которой являются пульсации твердого вещества, а также скорость ветра, которые создают завышение тока электризации. В пороговом устройстве 5 выделяются несколько участков сигнала по а степени интенсивности. На выходе суммирующего усилителя 6 сигнал пропорционален расходу твердых частиц (снега). 1 ил.

1532818

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, в частности к измерителям расхода твердой фаЗы, и предназначено для использования

Ь качестве индикатора метелей и пыльНых бурь в составе автоматических дистанционных метеорологических станций.

Целью изобретения является расшире-1п ц ие функциональных возможностей за чет обеспечения измерения пульсируюих потоков.

На чертеже изображена блок-схема стройства, Реализующего предлагае- 15

ый способ.

Устройство содержит установленный а определенной высоте электрод 1, оединенный с электрометрическим силителем 2, сглаживающий конденса- 20 ор 3, функциональный усилитель 4, пооговые устройства 5 и суммирующий, силитель 6.

Сущность способа заключается в сле дующем. 25

Иеханизм формирования электричесого заряда на электроде (генерация аряда) связан с разделением заряда а границе двух сред и разрывом этого двойного слоя", при этом отлетающая частица уносит заряд одного знака, а на электроде остается заряд другого знака. При этом интенсивность накопления заряда сильно зависит от внешних условий (скорости соударения, тем35 пературы, влажности, формы соударяемых тел). Эти зависимости в каждом ,отдельном случае устанавливаются экспериментально. При малых скоростях величина заряда, накапливаемого на ми-4О шени (электроде), определяется и собственным зарядом снежинок, но далее заряд, разделяемый за счет удара снега о металл, растет пропорционально

Ч {скорость снежинки) и превышает собственный заряд снежинок, которым при больших скоростях ветра можно пренебречь. Электрический ток I, измеряемый в метели, оказывается пропорциональным расходу вещества P и квадрату скорости V, где P - расход твердого вещества.

Кроме передачи заряда электроду при ударе наблюдается еще и наведение заряда на электрод пролетающими мимо электрода и не касающимися его частицами снега, которые имеют собственный заряд, возникающий за счет контактов снежинок друг с другом, а также трения их о поверхность слежавшегося снега. Индукционное заряжение создает двуполярные симметричные импульсы, которые наблюдаются при самых слабых поземках, когда отрыв снега от поверхности происходит только в.отдельных местах. Частота импульсов соответствует турбулентному участку спектральной характеристики скорости ветра (период от нескольких секунд до минуты). Собственный заряд снежинок сильно зависит от влажности, температуры и формы снежинок, поэтому амплитуда этих импульсов меняется в широких пределах и появление их в начале явлений переноса понижает точность фиксации нижней границы тока, соответствующей точке начала переноса.

В отличие от собственного заряда снежинок (частиц пыли) заряд, приобретаемый при ударе снега о металл (который определяется существованием контактной разности между металлом и льдом), значительно меньше зависит от влажности и температуры„ поэтому влиянием этих факторов на электризацию можно пренебречь по сравнению с влиянием на электризацию скорости удара (скорости ветра). Этот факт и позволяет определить несколько градаций интенсивности снегопереноса.

Испытания показали, что налипания снега на электрод в условиях метели не происходит из-за отсутствия водных частиц. При температурах, близких к нулю, когда возможно существование мокрого снега, влага на поверхности электрода испаряется (за счет сильного обдува), не приводя к появлению устойчивой водной пленки.

Явления налипания могут наблюдать-..: ся лишь при мокром снеге, ледяной крупе со слабым ветром, а также в том случае, когда устройство оказывается на уровне низкой облачности. Это типичные условия образования гололеда и изморози, но в этих условиях выходят из строя и все метеорологические приборы. При слабых гололеде и изморози они исчезают за .счет естественного испарения при исчезновении ус" ловий, приведших к их появлению.

В начальный момент развития метели возникают знакопеременнь<е высоко" частотные пульсации сигнала, которые вносят неопределенность в выбор точки начала отсчета. Конденсатор 3 предназначен для устранения этой неопреФормула изобретения

Составитель Н.Бурбело

Редактор Т.Парфенова Техред N.дидык Корректор H.Êîðîëü

Заказ 8090/48 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Н-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 191

153281 деленности путем сглаживания пульсаций с периодами от нескольких секунд до 1 мин. Тем самым начало поземки точно связывается с моментом, когда снег достигает уровня электрода.

Сигнал на выходе электрического усилителя 2 (из которого отфильтрована знакопеременная составляющая) содержит как постоянную, так и пульсирующую низкочастотную составляющую, вследствие того, что твердое вещество распределено в ветровом потоке неравномерно (что подтверждают наблюдения прозрачности воздуха при метелях, пыльных и снежных бурях). Причиной возникновения пульсирующей составляющей являются пульсации концентрации твердого вещества, а также пульсации скорости ветра. Вследствие зависимос- 20 ти I PV, что подтверждается экспериментально, пульсации скорости ветра создают завышение тока электризации °

Таким образом, постоянная состав- 25 ляющая несет полезную информацию, а пульсирующая - не только полезную, но и ложную, которая уменьшается введением функционального усилителя.

После усиления усилителем 4 сигнал поступает на входы порогового устройств 5, которые в сигнале усилителя выделяют несколько участков по степени интенсивности в течение времени gt.

Количество порогов выбирается, исходя из необходимых диапазонов измерения, .35 разность между соседними порогами пропорциональна величине порога. После этого с учетом весовых коэффициентов

8 6

К; сигнал обрабатывают с помощью суммирующего усилителя 6, выходное напряжение которого пропорционально количеству твердых частиц в единицу времени, т.е. расходу Р.

Р=-- K I t ьс;, где I; — заданные величины порогов по току;

- время превышения порога; - - время наблюдения;

К - весовой коэффициент, опреде1 ленный экспериментально.

Способ измерения расхода твердого диспергированного вещества в двухфазном пульсирующем потоке, включающий измерение тока электрода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения пульсирующих потоков, сначала ограничивают амплитуду пульсаций тока, сравнивают полученный сигнал с заданными порогами, измеряют время превышения величиной тока каждого порога с момента превышения первого порога, а расход определяют по формуле. и

Р- К?; ;, аЕ 1 1 1Э где at — время наблюдения;

- весовой коэффициент, определяемый экспериментально;

I; - величина порога;

- время превышения каждого порога °