ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические методы исследования гидродинамических характеристик двухфазных систем из "Экспериментальные методы исследования гидродинамики двухфазных систем в инженерной химии" Фотосъемка как метод экспериментального изучения гидродинамики двухфазных систем получила широкое распространение в практике научно-исследовательской работы. Основными преимуществами этого метода являются простота реализации измерительной схемы и ее обслуживания. В ряде случаев информация о течениях в двухфазных системах, полученная с помощью фотосъемки, оказывается влолне достаточной не только для качественных оценок, но и для количественного анализа характеристик движения фаз. Фотосъемка позволяет зафиксировать мгновенное состояние исследуемого объекта ее применение предполагает, что стенки аппарата, в котором изучается гидродинамика двухфазной системы, должны быть прозрачными для электромагнитного излучения в видимой части спектра, В некоторых случаях достаточно иметь прозрачными только часть стенок аппарата. [c.21] Основным недостатком фотосъемки, как я других оптических методов, является то, что объект съемки должен оставаться в поле видимости. В связи с этим оказывается возможным производить фотосъемку объектов, движущихся только у прозрачных стенок аппарата, в противном случае необходимо пользоваться специальными (плоскими) моделями этих аппаратов. При этом, как правило, удается получить однопроекц иониое изображение движущегося включения дисперсной фазы. [c.21] Одна из наиболее важны.ч задач, возникающих при использовании метода фотосъемки, — обеспечение заданного времени экспозиции. В большинстве случаев она решается с помощью затвора фотографического устройства. В связи с этим здесь у.местно рассмотреть р.азновидности затворов, которые используются в из.мерительных схемах, а также характеристики этих затворов [66]. [c.21] Кроме перечисленных основных узлов затворы могут включать такл е и дополнительные автоспуск, который предназначен для автоматического спуска затвора через определенное вр-емя после его включения синхроконтакт, обеспечивающий включение лампы-вспышки согласованно с определенной фазой срабатывания затвора, с учетом типа лам-пы-вс пышки диафрагму, служащую для изменения светового отверстия, открываемого и закрываемого световыми заслонками затвора. [c.22] В зависимости от места расположения затвора различают дра типа апертурный и фокальный. Апертурный затвор монтируется внутри съемочного объектива около его апертурной диафрагмы. Разновидностями апертурного затвора являются межлинзовый, залинзовый и фронтальный, располагаемый впереди объектива. Иногда апертурные затворы выполняют роль апертурной диафрагмы такие затворы называют затворами-диафрагмами. Фокальный затвор устанавливается вблизи фокальной плоскости объектива (около плоскости фотослоя). [c.22] По способу открываппя ji закрывания светового отверстия апертурные затворы подразделяются на центральные if периферийные. В центральном затворе световое отверстие открывается от его середины (центра) к краям, а закрывается в обратном направлении. У периферийного затвора световое отверстие начинает как открываться, так и закрываться в одних и тех же точках, расположенных на его периферии. [c.23] Так как значение указанного интеграла пропорционально площади фигуры, заключенной между кривой интегрируемой функции и осью абсцисс, то Н эквивалентно площади ЛВС = 01+гг2+о-з (здесь СТ], аг, сгз — площади фигур АВК, КВСМ, МСО на рис. 1 соответственно). Если бы затвор открывался и закрывался мгновенно ( 1 = /з = 0), то величина экспозиции такого идеального затвора Яцд была бы равна площади АЕРП. [c.24] К другим характеристикам затвора можно отнести также. минимальное значение отрабатываемой затвором выдержки и диапазон автоматически отрабатываемых им выдержек. [c.24] Рассмотрим три разновидности фотографического метода исследования гидродинамики двухфазных систем фотосъемку с большим временем экспозиции (метод треков), фотосъемку с малым временем экспозиции и стробоскопическую фотосъемку. [c.25] Метод треков используется при исследовании гидродинамики двухфазных сред преимущественно для изучения скорости движения частиц. Скорость частицы определяется по длине трека, оставленного ею на фотопленке с учетом времени экспозиции, в течение которого была сфотографирована траектория частицы. [c.25] Рассмотрим пример применения метода треков с использованием контроля точности отработки заданного времени экспозиции. В работе [77] исследовалась скорост1 движения зерен в газовзвеси. Диаметр част)щ = 6 мм. [c.25] Следует отметить, что метод треков не требует сложного оборудования и для его реализации достаточно располагать фотоаппаратами распространенных типов. [c.26] Фотосъемка с большим временем экспозиции используется обычно в тех случаях, когда не требуется большой точности в определении скорости помеченной частицы дисперсной фазы, концентрация дисперсной фазы достаточно мала, нет наложения отдельных участков траектории движения частицы друг па друга. Недостатком этого метода является также то, что по треку затруднительно однозначно определить, 1в каком направлении двигалась частица. Тем не менее и ряде случаев информация о движении частиц дисперсной фазы, полученная с помощью метода треков, является вполне достаточной для качественного исследования характера их движения. Метод треков можно использовать, например, для оценки диапазона изменения скоростей частиц дисперсной фазы, которая предшествует исследованию скоростей движения этих частиц каким-либо более точным методом, например высокоскоростной киносъемкой. [c.26] Рассмотрим особенности фотосъемки с малым временем экспозиции. Эта разновидность метода фотосъемки используется преимущественно.для определения концентрации дисперсной фазы, которая оценивается количеством частиц, переходящих в единицу времени через единицу площади исследуемого сечения объема, занимаемого двухфазной системой. Фотосъемка с малым временем экспозиции применяется также для оценки формы двигающихся частиц дисперсной фазы. Основное отличие рассматриваемого метода от метода трекогз состоит в том, что на фотопленке фиксируется мгновенное положение собственно частиц, а не их траекторий. [c.26] Интересные примеры фотостл мки с ма.7тым временем экспозиции при исследовании гидродинамики двухфазных систем описаны в работах [8. 40, 72, 142]. В частности, авторам первых двух работ с помощью этого метода удалось изучить движение газового пузыря в псевдоожиженном слое, а авторам работ [72. 142] —изменение формы и размеров капель в потоках газа и пара. [c.26] Фотосъемка с болыпим и малым временем экспозиций не может быть использована для исследования скоростей движения дисперсной фазы в условиях, когда это движение носит пульсационныи характер, так как эти методы не позво- чяют измерить частоту пульсаций. Для этой цели обычно применяется стробоскопическая фотосъемка, отличительная особенность которой состоит в том, что на одном и том же кадре фотопленки изображение объекта фотографируется несколько раз с короткими выдержками через известные промежутки времени. Для измерения скорости пульсационного движения частиц с высокой точностью частота съемки (обычно это частота срабатывания лампы-вспышки) должна быть по крайней мере на порядок больше частоты пульсации. Так как интервал между вспышками известен, а расстояние между мгновенными положениями объекта в разные моменты времени может быть измерено по фотограмме, то скорость объекта (в том числе и в случае, когда движение носит пульсационный характер) может быть легко найдена при обработке фотоснимка. [c.27] Вернуться к основной статье