SU600449A1 - Способ исследовани турболентной диффузии в потоке жидкости в трубопроводе - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области гидродинамических исследований. Оно может быть использовано дл  ироверки теорий турбулентного течени , а также дл  исследовани  эффективности перемешивани  жидкости в различных химических, магнитогидродипамических и других устройствах.

Известен способ исследовани  турбулентной диффузии в потоке жидкости в трубопроводе, состо щий в том, что жидкость пол ризуют магнитным полем, воздейству  на нее радиочастотным полем, и регистрируют сигнал ЯМР 1.

Недостаток этого способа состоит в том, что он позвол ет исследовать турбулентную диффузию только в направлении потока.

Цель изобретени  - исследование ноперечной турбулентной диффузии.

Дл  этого осупд,ествл ют воздействие различными радиочастотными пол ми на неперекрывающихс  участках сечени  трубопровода , разнесенных друг относительно друга по направлению потока.

Дл  исследовани  поперечной турбулентной диффузии при наличии однородного внешнего магнитного пол  рассто ние между участками задают путем перемещени  радиочастотных катушек.

На фиг. 1 показана схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа с изменением рассто ни  между участками путем перемещени  катушек; на фиг. 2 - то же, без изменени  рассто ни . Устройство содержит объем 1, расположениый в сильном магнитном ноле, трубопровод 2, па конце которого имеетс  катушка 3 дл  регистрации сигнала ЯМР, прпсоедннеппа  к схеме 4 детектора ЯМР. Кроме того, оно имеет две катушки 5 и 7 дл  депол ризации жидкости , присоединенные к генератору 6 радиочастоты или к генератору 8 (см. рис. 2). Жидкость пол ризуетс , протека  по 1 и в отсутствии напр жени  на катушках 5 п 7 дает на выходе схемы 4 положительный

сигнал ЯМР.

Катушки 5 и 7 сконструированы таким образом , что радиочастотное ноле каждой из них производит изменение знака нол ризации жидкости, например, в ноловппе сечсни  трубонровода. Расноложены эти катушки в соседних участках трубопровода, отсто щих на некоторое рассто н 1е / одна от другой . При рассто нии две катушки (5 и 7) выполн ют функцию одной катушки 5, т. с.

при подключении к генератору 6 OHI: осушествл ют инверсию намагничеппостн жидкости во всем сечении трубопровода 2 (одпа катунь ка в одной половине сечепп , друга  во второй половине), поэтому при выходе из катушек жидкость имеет отрицательную  дерную

намагниченность. В результате при включенном генераторе 6 сигнал ЯМР на выходе схемы 4 отрицателен и имеет некоторую амплитуду (,.

При из половины еечени  трубопровода , в котором действует радиочастотное поле катушки 5, вытекает жидкость с отрицательной  дерной намагниченностью, а из другой половины этого сечени  (где поле отсутствует ) - с положительной  дерной намагниченностью . Если за врем  прохождени  рассто ни  / поперечное перемешивание в струе пренебрежимо мало, то та половина жидкости, котора  миновала радиочастотное иоле катушки 5, пройд  рассто ние /, иопадает в радиочастотное ноле катушки 7 и там ее  дерна  намагниченность испытывает инверсию, а та жидкость, котора  прошла через радиочастотное ноле катушки 5, минует радиочастотное поле катушки 7. В результате, пройд  обе катушки, вс  жидкость имеет отрицательную  дериую иамагниченность MO, поэтому на выходе схемы 4 оказываетс  отрицательный сигнал амплитудой .

Если иа рассто нии происходит полное перемешивание жидкости, то в сечение, где расположена катушка 7, поступает смесь равных количеств жидкости с положительной и отрицательной  дерной намагниченностью. Така  жидкость имеет пулевую  дерную памагничеппость , поэтому поле катушки 7 на нее не действует, в результате на выходе схемы 4 амплитуда сигнала .

Если на рассто нии / перемешиваетс  /С-  дол  жидкости, через радиочастотное ноле катушки 7 протекает 1-к часть песмешанной жидкости (имеющей положительную максимальную  дерную иамагниченность, а /С-  часть жидкости имеет нулевую намагниченность (так как она смешана с жидкостью, прошедшей радиочастотное ноле катушки 5).

Таким образом, средн    дерна  памагииченность этой жидкости положительна и равна 1-к максимальной. В результате действи  радиочастотного нол  катушки 7 эта намагниченность инвертируетс  и становитс  отрицательиой равной (i-к)Мо. В струе, прошедшей через вторую половину сечени , где расположена катушка 7, намагниченность отрицательна в результате предшествовавшего действи  радиочастотпого пол  катушки 5, причем 9 1-к части этой жидкости абсолютна  величина иамагничеппости равна MQ, так как эта жидкость не смешивалась с жидкостью из второй половины сечени  трубопровода , а у к-й доли этой жидкости намагниченность равна нулю, так как эта жидкость иа рассто нии / перемешалась с жидкостью из другой половины сечени  трубопровода. В результате иамагниченность в этой иоловипе сечени  также отрицательпа  и равпа (1-к)Мо. Таким образом, в катушку регистрации сигнала ЯМР втекает жидкость с отрицательной равной (1-/с)Мо намагниченностью , поэтому амплитуда сигнала ЯМР А (1-«;)Ло/

Таким образом, иредла1аемый способ исследовани  турбулентной диффузии состоит в измерении амилитуды сигнала А при разных рассто ни х / между участками трубоировода , в которых ироисходит инверси   дерной намагниченности жидкости, протекающей через половину сечепи . Уменьшение А в два раза соответствует рассто нию /, па котором перемешиваетс  половина жидкости.

Перемещение участков, в которых производитс  инверси  намагниченности жидкости, (изменение /) можно осуществл ть не только путем перемещепи  катушек 5 и 7, по и путем изменени  частоты переменного пол  в катушках (фиг. 2).

В этом устройстве радиочастотные пол  катушек 5 и 7 действуют каждое в своей половине сечени  струи, катушки не имеют взаимного смещени  вдоль оси трубоировода, внешнее магнитное поле имеет градиент (grad //), направлеииый вдоль оси трубопровода, катушки 5 и 7 подключены к разным генераторам радиочастоты (6 и 8),

Если частоты f геиераторов 6 и 8 одинаковы , то инверси   дерной намагниченности происходит в обеих катушках (в обеих половипах сечепи  струи) при одинаковой напр женности внешнего маг 1итного пол  Я

- (Y - коэффициент пропорциональности),

т. е. в одном участке струи.

Если же частоты в катушках различаютс  на некоторую величину Д/, то инверси   дерной намагниченности ироисходит в одной катушке при меньшей, а в другой при большей напр женности нол , т. е. в участках, отстоД/

 щих на рассто ние /

один от

7 grad Я

другого. Следовательно, с увеличением Л/ рассто иие / увеличиваетс , иривод  к уменьшению амплитуды сигнала А.

Предлагаемый способ исследовапи  турбулентной диффузии на этой установке сводитс  к получению зависимости амилитуды сигнала А от разности частот Af. Величина А/, при которой амплитуда А в два раза мепьше

АО, соответствует рассто нию, на котором происходит перемешивание половины жидкости . Измерив это рассто пие, можно определить коэффициент поперечной турбулентной диффузии позвол ет повышать качество конструировани  перемешивающих устройств.

Claims (2)

1. Способ исследовани  турбулентной диффузии в потоке жпдкости в трубопроводе, заключающийс  в пол ризации жидкости магнитным полем, воздействии на нее радиочастотным полем и регистрации сигпала ЯМР, отличающийс  тем, что, с целью исследоваии  поперечпой турбулептной диффузии, осуществл ют воздействие различными радиочастотными пол ми на неперекрывающихс  Зчастках сечени  трубопровода, разнесениых друг относительно друга по иаправлению потока .

2. Способ но п. 1, отличающийс  тем, что, с целью проведени  исследоваии  поперечной турбулентной диффузии при наличии

однородного внешнего магнитного пол , рассто нне между участками задают путем перемещени  радиочастотных катущек.

Источники ниформации. прин тые во внимание при экспертизе 1. АвторскоесвидетельствоСССР

№ 128669, кл. G 01Р 5/20, 1959.