Способ измерения скорости потока электропроводной жидкости

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ(57) Способ измерения скорости потока электропроводной жидкости путем подачи источником постоянного напряжения на катод и анод, расположенные в электропроводной жидкости, напряжения, соответствующего потенциалу режима предельного диффузионного тока, отличающийся тем, что напряжение, соответствующее потенциалу режима предельного диффузионного тока, подают в виде ступенчатого импульса, регистрируют время перехода нестационарного диффузионного тока в установившееся состояние , а величину скорости потока жидкостиопределяют по формуле где А - коэффициент, связанный с конструктивными особенностями датчика, вязкостью и диффузией в электропроводной жидкости, определяемый из градуировочных испытаний. Изобретение относится к области измерения скорости потоков электропроводных жидкостей и может быть применено в системах измерения и контроля различных технологических процессов, а также в практике лабораторных исследований. Известны способы измерения скорости электропроводной жидкости, основанные на использовании окислительно-восстановительной реакции электрохимически активных веществ на поверхности измерительного электрода в режиме предельного тока. На измерительный электрод подают постоянное напряжение, соответствующее предельному электрическому току, а величина скорости определяется по величине тока измерительного электрода 1. В целях возможно меньших возмущений исследуемого потока измерительный электрод (катод) обычно выполнен в виде части поверхности хорошо обтекаемых тел (пластина, клин, конус, шар, тонкий цилиндр и др.). Величина тока при этом определяется зависимостью 0,где- измеряемый предельный электрический ток,0 - концентрация вещества, ответственного за межфазный перенос заряда, - скорость потока электропроводной жидкости,В - некоторый коэффициент, характеризующий особенности датчика и жидкотекущей среды. Недостатком указанного способа является то, что измеряемый ток оказывается пропорциональным только корню квадратному из скорости, что недостаточно для обеспечения необходимой чувствительности измерений. При адсорбции на поверхности катода всевозможного ряда поверхностно-активных веществ степень зависимости тока от скорости ослабевает, что еще более снижает точность результатов. Поскольку измеряемый ток пропорционален концентрации С 0, тарировку датчиков и измерения требуется проводить в электролите с одной концентрацией вещества (желательно в одном и том же растворе) либо в тарировочную зависимость вводить поправочный множитель. Определение концентрации электролита в ряде случаев представляет самостоятельную довольно непростую проблему и вносит дополнительные погрешности в измерение скорости. В процессе эксплуатации под действием различного рода побочных факторов происходит естественное старение электролита и изменение его концентрации. Это делает невозможным длительную работу электрохимических измерителей скорости без повторных тарировок. В некоторых случаях, например, при использовании электрохимической реакции восстановления растворенного в жидкостях кислорода величина концентрации вообще нестабильна во времени. Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение точности измерений, увеличение длительности работы измерителей скорости потока жидкости. Технический результат достигается тем, что в способе измерения скорости потока электропроводной жидкости путем подачи источником постоянного напряжения на катод и анод, расположенные в электропроводной жидкости, напряжения, соответствующего потенциалу режима предельного диффузионного тока,указанное напряжение подают в виде ступенчатого импульса, регистрируют время перехода нестационарного диффузионного тока в установившееся состояние Та, а величину скорости потока жидкости определяют по формуле, где А - коэффициент, связанный с конструктивными особенностями датчика, вязкостью и диффузией в электропроводной жидкости, определяемый из градуировочных испытаний. Индекс а при Т указывает процент точности определения времени перехода в установившееся состояние и может быть оценен в превышении от трех и более процентов отношения времени текущего нестационарного тока к его полностью установившемуся состоянию. На фиг. 1 представлена общая схема установки на фиг. 2 - результаты градуировочных испытаний. Пример осуществления заявленного способа. 4778 1 В качестве рабочих жидкостей используют электропроводные жидкости, в частности растворы участвующих в окислительно-восстановительных реакциях солей, а именно раствор солей ферро-феррицианитов калия (раствор красной и желтой кровяной солей). Ступенчатый импульс напряжения подают на катод 1 (фиг. 1) и анод 2, присоединенные к источнику напряжения 3, для того, чтобы получить на электродах потенциал предельного диффузионного тока. Потенциал предельного диффузионного тока - значение напряжения, при котором существует предельный диффузионный ток. Предельный диффузионный ток - это ток, не зависящий от подаваемого напряжения в определенном диапазоне для конкретной электропроводной жидкости. Предельный диффузионный ток получают при напряжениях в диапазоне 0,5-0,9 В для раствора красной и желтой кровяной солей. Ступенчатый импульс напряжения подают простым замыканием электрической цепи, содержащей источник напряжения. Катод 1 изготавливают из платины (рабочая площадь катода 0,75 мм 2), анод 2 - из никеля (рабочая площадь анода 10000 мм 2). После замыкания цепи ключом 4 происходит уменьшение предельного диффузионного тока, которое фиксируют осциллографом 5, до установившегося значения. Затем определяют время Т 5 как время, при котором текущий предельный диффузионный ток превосходит свое установившееся значение на 5 . По градуировочной кривой зависимости скорости от Т 5 по известному значению Т 5 определяют величину скорости. Необходимо подчеркнуть, что в заявленном способе скорость потока электропроводной жидкости определяется только временем установления предельного диффузионного тока Та (в примере осуществления способа время Т 5) и не зависит от концентрации электролита и самой величины предельного диффузионного токав отличие от прототипа. Это обстоятельство позволяет повысить точность измерений, увеличить длительность работы измерителей скорости по данному способу без проведения повторных градуировочных испытаний. Точность измерений для способа, взятого за прототип, определяется квадратичной зависимостью скоростиот тока , а также зависимостью от концентрации электролита С 02 10012 1006 , т.е. ухудшается в два раза по сравнению с предельной погрешностью 2 измерения тока в электрохимическом способе. В заявленном способе точность измерения скорости определяется только погрешностью измерения вре мени установления Та в первой степени по формуле В примере осуществления заявленного способа было выбрано тания проведены для зависимости скорости от Т 5. Постоянная А 0,041 м. Время установления в испытаниях измерялось в диапазоне (0,42) с для различных значений скорости. Длина развертки осциллограммы выбиралась равной 2 м, а отрезок участка осциллограммы, на котором регистрировалось значение Т 5, составлял 0,05 0,05 м, т.е. точность определения времени Т 5 составляла 1002,5 , и, следовательно, точность оп 2,0 ределения скорости значительно выше в сравнении с прототипом. Проведенные нами испытания свидетельствуют о существенной зависимости поведения такой переходной характеристики нестационарного диффузионного тока от скорости потока. Одним из основных параметров переходной характеристики является время установления стационарного тока Т. Его также можно понимать как время, за которое величина нестационарного тока достигнет строго определенной части от величины тока в установившемся состоянии. В качестве регистрирующего прибора 5 использовался обычный шлейфовый осциллограф. 4778 1 На фиг. 2 в логарифмических координатах нанесены результаты испытаний катода (датчика с пятимиллиметровым в направлении потока течения платиновым микроэлектродом, заделанным на клиновой державке). Градуировка проводилась в потенциальном ядре затопленной струи. По оси абсцисс нанесено время выхода диффузионного тока в установившееся состояние, по оси ординат - величина скорости. Время установления определялось по рабочей осциллограмме как время, при котором текущий ток превосходит свое установившееся значение на 5 . Угол наклона градуированной кривой определяет зависимость/5,где в условиях нашего датчика А 0,041 м. Важно отметить, что коэффициент пропорциональности А не зависит от концентрации электропроводной жидкости. Обратная зависимостьотопределяется тем, что, чем выше скорость потока, тем быстрее происходит переход возрастающего диффузионного пограничного слоя в свое стационарное состояние. Данный способ позволяет а) повысить точность измерений б) устранить зависимость градуировки катода от концентрации электропроводной жидкости, что дает возможность улучшить качество измерений и увеличить длительность работы электрохимических измерителей скорости без проведения повторных градуировочных испытаний. Источники информации 1. Попов В.П. и др. Исследование нестационарного тепло- и массообмена, Мн., 1966. - С. 238-246. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4

МПК / Метки

МПК: G01P 5/08

Метки: способ, жидкости, потока, скорости, электропроводной, измерения

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-4778-sposob-izmereniya-skorosti-potoka-elektroprovodnojj-zhidkosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ измерения скорости потока электропроводной жидкости</a>

Похожие патенты