ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Задачи и способы пометки фаз из "Экспериментальные методы исследования гидродинамики двухфазных систем в инженерной химии" Следует отметить, что необходимость пометки фаз возникает также и при использовании некоторых зондовых методов. [c.15] Достоверность информации о гидродинамической обстановке 1В двухфазной системе в немалой степени зависит от правильности выбора того или иного способа пометки. [c.15] Укажем наиболее распространенные, в практике способы пометки дисперсной фазы. Если применяются оптические методы исследования движения дисперсной фазы, то пометка отдельных частиц обычно осуществляется окрашиванием [40]. Следует заметить, что при исследовании скорости движения мелких частиц (с диаметром меньше 500 мкм) в разреженных двухфазных потоках при использовании лазерного доплеровского метода окрашивание частиц не обязательно. Это связано с тем, что указанный. метод позволяет получить значения только средней скорости частиц, проходящих через зондируемый объем. Использование радиоактивных методов предполагает пометку частиц дисперсной фазы радиоактивным веществом [51, 65]. Если бесконтактный метод основан на рентгеновском излучении, то помеченные частицы дисперсной фазы должны быть непроницаемыми для рентгеновских лучей. В качестве таких частиц можно использовать, например, некоторые минералы [40]. Эти частицы должны быть сходны по физическим свойствам с другими частицами дисперсной фазы. В силу того что подобрать такие материалы удается далеко не всегда, значительно чаще используются разные способы обработки твердых частиц. Чтобы сделать их непроницаемыми для рентгеновских лучей, твердые пористые частицы пропитываются солями тяжелых. металлов, на-при.мер свинца, тория [168, 183] поверхность их покрывается свинцовой фольгой [129]. Обработку поверхности частицы производят также напылением пленки металлов, их окислов [40], или пленка наносится гальваническим способом [154]. [c.15] Известны зондовые методы, в которых применяются тепловая [131, 134], электрическая [40] и магнитная [99] пометки частиц дисперсной фазы. При этом, как правило, производится пометка не одной частицы, а некоторой группы. [c.15] Для 11 сслед0вания гидродинамических характеристик сплошной фазы используются в основном оптические методы. Поэтому мы рассмотрим способы пометки, применяемые в оптических бесконтактных методах. Особенность исследования локальных характеристик сплошной фазы оптическими методами состоит в следующем. Время исследования движения помеченной макрочастицы должно быть довольно малым, так как помеченный объект сохраняет свою форму и четко очерченные границы непродолжительное время. Перемещение макрочастицы относительно сплошной фазы должно быть измерено достаточно точно. Кроме того, эта частица должна хорошо различаться приемными устройствами оптической измерител1)Н0й системы. [c.16] мотрим метод измерения скорости газового потока, основанный на введении в него газа-трассера [114]. Газ-трассер должен мало отличаться по плотности от исследуемой среды и существенно разниться с ней показателем преломления. В табл. 1 приведены значения плотности и показателей преломления некоторых газов при нормальных условиях. [c.16] Водород. . . Гелнй. . . . Метан. ... Аммиак. ... [c.17] Воздух. ... Кислород. . . Аргон. ... Углекислый газ. Криптон. . . Ксенон. ... [c.17] ГОЙ стороны, при исследовании скорости медленно движущегося потока жидкости с помощью трассера, состоящего из твердых частиц, плотность которых очень близка к плотности жидкости, размеры используемых частиц в зависимости от требуемой точности эксперимента могут достигать величин порядка долей миллиметра. Следует также иметь в виду, что при малых скоростях потока и наличии частиц с субмикрон-ными размерами результаты измерений могут содержать по-1 решность, источником которой является броуновское движение частиц. [c.17] Технические вопросы, связанные с пометкой газового потока высокочастотным электрическим разрядом, описаны в работе [106]. Регистрация скорости газового потока осуществлялась при этом следующим образом. Параллельно границам потока устанавливались высоковольтные электроды в виде заостренных пластин. На электроды подавались пакеты высоковольтных импульсов с. малой длительностью и высокой частотой. Кинокамера включалась в момент подачи напряжения на электроды. Плазма первого разряда, переме-щавщаяся вместе с потоком, периодически возбуждалась до свечения, что давало возможность проводить прямую фотографическую регистрацию с.мещения ионизированной искрой области потока. Длительность свечения ионизированной области составляла 10 с. [c.18] Авторы работы [106] применяли электрические разряды с несколькими фиксированными частотами следования импульсов в диапазоне 504-250 кГц по 5-f-lO импульсов в пакете. В каждом конкретном случае частота следования па-iv TOB и импульсов в пакете определялась постановкой экспериментальной задачи, параметрами потока и разрешающей способностью регистрирующей аппаратуры. Опыты показали, что с повышением частоты следования пакетов импульсов целесообразно отказаться от покадровой съемки и использовать непрерывную протяжку кинопленки. Чтобы влияние электрического разряда на поле скоростей в потоке сделать минимальным, подбиралось наименьшее значение энергии в искре, однако достаточное для фотографической регистрации возникающего свечения. Было показано, что такое значение энергии практически не вызывает заметного возмущения потока. Рекомендовалось использовать эту методику для исследования полей скоростей в потоках газа. [c.18] Метод пометки сплошной фазы с помощью искры, создаваемой оптическим квантовым генератором, рассматривался в работе [174]. Когда мощность квантового генератора превышает ту, которая необходима для пробоя, газ ионизируется и в нем образуется ярко светящаяся область, называемая плазменной меткой. Длина этой метки обычно составляет несколько миллиметров, а радиальньге размеры — доли миллиметров. [c.18] Основное преимущество плазменной метки состоит в том, что отпадает необходимость вводить электроды в исследуемую среду и вносить таки.м образом нежелательные возмущения в поток. [c.18] В работах [48, 124] пометка сплошной среды осуществля-.1ась путем создания в потоке области, степень ионизации которой существенно отличалась от степени ионизации остальной части потока. Ионизационная пометка сплошной фазы может быть осуществлена с помощью электрического разряда, получаемого от лазера с помощью радиоактивного излучения или импульсного облучения заданной области сплошной фазы пучком быстрых электронов. Однако в ряде случаев удается создать ионные метки , не отличающиеся по плотности от сплошной среды с помощью радиоактивного излучения или пучков быстрых электронов [114, ]57]. [c.19] Для пометки сплошной фазы могут быть также использованы звуковые илн ультразвуковые волны [114]. Особенностью этого способа является то, что неоднородности, образованные звуковыми нли ультразвуковыми волнами, перемещаются в сплоишой фазе как за счет энергии самого потока, так и в результате механизма распространения этих волн в данной среде. [c.19] В некоторых случаях прн измерении скорости движения сплошной фазы с помощью того или иного бесконтактного оптического метода используются так называемые естественные метки [114], возникающие в двухфазной системе в ходе развития соответствующего физического процесса. В ряде технологических процессов естественным образом могут также возникать локальные флуктуации плотности, температуры сплошной фазы, которые можно рассматривать в качестве естественных меток. [c.19] Нужно отметить, что число естественных меток того или иного типа, возникающих в ходе развития процесса, как правило, достаточно велико, время их жизни оказывается слишком коротким они довольно быстро меняют свою форму. Все это затрудняет решение задачи выделения помеченного объекта сплошной среды и слежения за ним с помощью оптических измерительных устройств. В связи с этим естественные метки сплошной фазы, возникающие в процессах химической технологии, осуществляемых в двухфазных системах, Нспол1, уются весь.ма редко. [c.19] Вопрос о выборе конкретной метки решается в процессе выбора экспериментального метода, наиболее пригодного для решения поставленной задачи с учетом свойств исследуемого объекта. [c.20] Вернуться к основной статье