Способ определения скорости потока текучей среды в пористом слое

 

Союз Советских

Социалистических

Республик.1л 728088 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050478 (21) 2604986/18-25 с присоединением заявки Í2

Q 01 P 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15р48р. Бюллетень (!9 14

РЗ) УДК5З2,57 (088,8) Дата опубликования описания 1804.80 (72) Авторы изобретения

Н,В, Эрдман, В,Р, Таурит и В.А ° Быстров с

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени инженерностроительный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ

СРЕДЫ В ПОРИСТОМ СЛОЕ

Изобретение относится к технике измерения скорости в потоках жидкости, надельной или газообразной, в частности при фильтрации через пористые слои, и может быть использовано при исследовании процессов фильтрации жидкости в технологических аппаратах металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ измерения скорости гидро- и аэродинамических параметров потока в пористом слое, основанный на измерении массообменных характеристик, (1) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ определения скорости потока, жидкости или газа в пористом слое, основанный на измерении статических давлений B различных точках слоя (2). По этому способу средняя скорость. потока, обтекающего элемент слоя, определя« ется в результате графоаналитической обработки данных о распределении статических давлений в пористом слое, представленных в виде аэродинамической сетки течения потока. При этом для выявления средней величины статического давления в потоке, обтекающем элемент слоя, 5 применяется специальное устройство для отбора давления (модель элемента) известной конструкции, имеющее форму шара, образованного в результате заполнения сетки мелкими шаро10 образными частицами с трубкой для отбора давления.

Однако этот способ непригоден для иСследования различных вариантов истечения потоков в пористый

15 слой, так как необходимо знать направленйе движения струй в слое по линии тока и начальные условия истечения (скорость, давление) . Реализовать метод статического давле20 ния не представляется возможным и при исследовании фильтрации потока через пористые слои с неоднородной структурой, например через пористый слой, образуемый штабельной

25 укладкой, структура которого может быть неоднородной по трем направ- . лениям движения потока, Кроме того, сложная графоаналитическая обработка требует больших затрат времени

З0 на графическую обработку исходных

72 80 88 данных, включая предварительное построение аэродинамической сетки течения потока и не гарантирует точного определения скорости, Целью изобретения является ускорение процесса измерения путем непосредственного определения средней скорости потока, обтекающего элемент слоя.

Для достижения указанной цели по предлагаемому способу в полую перфорированную модель, идентичную по форме и размерам элементу пористого слоя, например шару, паралле-. лепипеду и т.п., вводится термопреобразователь, выходной электричес-, кий сигнал которого пропорционален скорос ги -потока внутри модели, а средняя скорость потока, обтекающего модель элемента слоя, опреде ляется по формуле A =а Al +Ь ср. ь где W — средняя скорость потока, обтекающего модель элемент та слоя; скорость потока внутри модели; а.ь - коэффициенты, зависящие О формы элементов, На чертеже показаны модели элементов слоя для реализации предлагаемого способа.

Каждая из моделей представляет собой емкость 1, идентичную по форме и размерам элементу слоя, поверхность которой имеет перфорацию 2, равномерно распределенную на ней.

Относительный диаметр перфорации дd. „ определяется отношением . е

6„ (g - диаметр отверстий перфорации; 8„- толщина стенки модели) а живое сечение перфорации 1 - отЕе т.с. ношением > ь (+q - суммарная плоV щадь отверстий на поверхности модели; Ч„ — внутренний объем модели) .

В модель введен термопреобраэователь 3, например чувствительный элемент термоанемометра, выходной электрический сигнал которого пропорционален скорости потока внутри емкости, При экспериментальном исследова- нии воздух с помощью вентилятора подавали в рабочую камеру, объем которой загружали шарамй йли парал« лелепипедами имеющими одинаковые размеры, Расход воздУха в установке регулировался с помощью шибера, установленного у вентилятора. Расход воздуха регистрировался расходомерным устройством .(точеным по лемнискате коллектором, протарированным по расходу), которое подключалось к микроманометру и устанавливалось на выходе воздуха из камеры, Однородн, | ность структуры пористОгО слоя обеспечив;лась засыпкой рабочей камеры шарами дождем и упорядоченной .. клацкай параллелепипедов.

Равномерное распределение расхода воздуха на входе в рабочую камеру, осуществляемое с помощью второй камеры - статического давления (с . внутренней перфорированной сеткой), а также однородность струк:уры пористого слоя, позволило размещать модели элементов в любой точке слоя и определить среднюю скорость потока воздуха, обтекающего модель, по формуле:

v со. ЬЬОО Г Е (1) где V - расход воздуха через пористый слой, регулируемый,.с помощ ю шибера, м /ч;

F — площадь сечения камеры (слоя загрузки), перпендикулярного оси воздушного потока, м пористость слоя. (F = 0,4 для шаров, Я = 0,15 — для параллелепипедов) °

Изменив скорость потока внутри модели л (с помощью термоанемометра), зная иэ выражения (1) скорость внешнего потока, можно построить графики зависимости ) ь = (Ж р.), Обработка кривых методом наименьших квадратов позволила установить и аналитический вид .искомой зависимости и

W =a Vr +ЬЮ ср. е з

Для моделей элементов шаровой формы

Ю =-О,ОЬИ +0,5550I (3)

45 сo. ь

Для моделей элементов, имеющих форму параллелепипеда

=-0,085 И 0,055.М, (4)

cp. ь е где N - скорость воздуха в палых перфорированных моделях, м/с. Общий вид полученных формул обеспечивает их использование при

55 исследовании процессов фильтрации потоков через пористые слои с различной формой элементов (в зависимости от формы элементов будут изменяться только коэффициенты) и позволяет по результатам измерения е0 скорости внутри полой перфорированной модели элемента определить в

° любой точке пористого слоя (с однородной или неоднородной структурой среднюю скорость внешнего потока, 45 обтекающего моделье

728088

Подписное

Тираж 10 19

ПНИИПИ Заказ 1133/46

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, я 4

Формула изобретения

Способ определения скорости потока текучей среды в пористом слое, основанный на помещении в пористый, слой модели, идентичной по форме и размерам элементу заменяемого пористого слоя и использовании термопреобразователя в качестве датчика скорости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения процесса измерений, используют полую перфорированную модель, измеря ют скорость потока внутри модели, а искомую величину определяют по формуле «« = « А/ +Ья

С-Р . 1 где% р — средняя скорость потока в пористом слое;

М, — скорость потока внутри модели;

1 а,Ь вЂ” коэффициенты р зависящие от формы элементов пористorо слоя.

Источники информации, принятые во внимание при, экспертизе

1, каэров М.Э, и Умник Н.Н. Журнал технической физики. T. ХХУ1 9 6, 1956 с, 1233-1250.

2, Малкин С.A. и Магнитский Н.A.

Метод исследования распределения скоростей и давлений в слое сыпучих

«5 материалов. ИФЖ 1960 т. III, Р 3, 97-99 (прототип) .

А-А