SU868504A1 - Способ исследовани турбулентной диффузии в потоке жидкости в трубопроводе - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к гидродинамическим исследовани м и может быть использовано дл  проверки теорий турбулентного течени , а также дл  исследовани  эффективности перемешивани  )кидкости в различных химических, магнитогидродинамических и других устройствах.

Известен способ исследовани  турбулентной диффузии в потоке жидкости, основанный на подкрашивании жидкости и киносъемке движени  окрашенного участка l }.

Однако способ требует применени  высокоскоростной съемки и может быть использован лишь при малых скорост х потока. Кроме того, внесение краски искажает структуру потока, привод  к погрешност м измерений.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ исследовани  турбулентной диффузии в потоке жидкости в трубопроводах, заключающийс  в пол ризации жидкости магнитным полем.

воздействии на нее радиочастотным полем , регистрации сигнала  дерного магнитного резонанса. В этом способе используетс  метод  дерного магнитного резонанса (ЯМР). По временной зависимости амплитуды сигнала ЯМР А (t) определ етс  интенсивность продольной турбулентной диффузии на заданном участке трубопровода 2,

Недостаток этого способа заклю10 чаетс  в том, что дл  определени  зависимости А (t) необходимо производить фотографирование сигнала с экрана осциллографа, что затрудн ет и зат гивает измерени . Кроме того,

15 определение формы фронта турбулентной диффузии по фотографи м сигнала можно осуществл ть только с большой погрешностью, вследствие искажени  этого фронта шумами радиосхе20 мы, используемой дл  регистрации счганла ЯМР.

Цель изобретени  - упрощение, повышение точности и скорости измерений.

.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе исследовани  турбулентной диффузии в потоке жидкости в трубопроводе, заключающемс  в пол риэации жидкости магнитным полем, воздействии на нее радиочастотным полем и регистрации сигнала ЯМР на жидкость воздействуют периодическими пр моугольными импульсами радиочастотного пол , измер ют зависимость амплитуды сигнала  дерного магнитного резонанса отчастоты следовани  импульсов радиочастотного пол , определ ют частоты их повторени , при которой амплитуда сигнала ЯМР становитс  равной половине ее максимального значени , и по этой частоте повторени  суд т о дисперсии распределени  жидкости по скорост м и коэффициенте продольной турбулентной диффузии.

На фиг. 1 приведена схема установки дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - коэффициенты продольной турбулентной диффузии К в предлагаемом способе; на фиг. 3 то же, в известном способе.

Установка содержит объем I дл  ЖИДКОСТИ , расположенный между полюсами трубопровод 2,на конце которого имеетс  катушка 3 дл  регистрации сигнала ЯМР, присоединенна  к схеме детектора 4 сигнала ЯМР катушка 5 дл  отметки жидкости, присоединенна  к генератору 6 радиочастоты через электронньш ключ 7, управл емьш генератором 8 низкочастотных НЧ колебаний , 1

Способ осуществл етс  следующим образом.

Жидкость пол ризуетс , протека  п объему 1, и в отсутствие напр жени  на катушке 5 дает на выходе схемы детектора 4 сигнал ЯМР с некоторой амплитудой А (будем считать эту амплитуду максимальной ). При включенном генераторе 6 радиочастоты управл ющи генератором 8 колебаний НЧ в катушке 5 возникают пр моугольные радиоимпулсы с частотой заполнени  f, задаваемой генераторном 6 радиочастоты, и с частотой повторени  радиоимпульсов F, задаваемой управл ющим генераторо 8 НЧ колебаний. Частота заполнени  f устанавливаетс  равной резонансной частоте  дер в катушке 5, поэтому во врем  действи  радиочастотного пол  из этой катушки вытекает жидкость с отрицательной  дерной намагниченностью , а в отсутствие радиочастотного пол  - с положительной  дерной намагниченностью. В результате по трубопроводу 2, соедин ющему катушки 3 и 5, течет жидкость с  дерной намагниченностью, периодически мен ющейс  вдоль струи. Если скважность видеоимпульсов равна 1/2 то прот женность этих участков Т одинакова и равна Т- , где w - средн  

скорость жидкости.

При течении жидкости по трубопроводу 2 происходит размытие границ участков, в результате часть жидкости из участков с и с обмениваетс , что приводит к уменьшению средней намагниченности участков. Величина этой намагниченности зависит от соотношени  и дисперсии распределени  жидкости вдоль оси X струи. Принима , что жидкости вдоль оси струи подчин етс  нормальному закону, можно показать, что средн   намагниченность при X - t7 достигает величины , равной 1/2 от максимальной намагниченности М , котора  имеетс  при отсутствии отметки и при С . Амплитуда сигнала ЯМР на выходе схемы пропорциональна средней намагниченности .

Таким образом, подобрав частоту повторени  импульсов, при которой амплитуда сигнала А - А, по формуле X l2 находим дисперсию распределени  жидкости при турбулентной диффузии, откуда по формулам6-Я-(/е

5 и К , где - длина трубопровода 2, находим дисперсию распределени  жидкости по скорост м (J и коэффициент продольной турбулентной диффузии К.

0 Дл  проверки предлагаемого способа создают экспериментальную установку с объемом-1, равным 130 см , магнитом пол ризатора с индикацией 1т, трубопроводом 2 диаметром 6 мм и длиной

5 36 см. Дл  регистрации сигнала используют прибор ЕП-2 с синхронным детектором на выходе. Дл  создани  радиоимпульсов примен ют генератор ГЧ-26. Измер юткоэффициент продольной турбулентной диффузий К фиг.2 . Дл  сравнени  аналогичные измерени  провод т известным способом с регистрацией зависимости A(t) на экране осциллографа (фиг. 3).

Claims (2)

1. 5 Исследовани  показывают,что погрешность определени  К предлагаемым способом в 5 раз меньше,чем погрешности определени  известным способом.На одно w мерение предлагаемым способом требуетс  1 мин,а известным способом,требующим фотографировани  обработки фотоснимков , на это затрачиваетс  несколько часов . В предлагаемом способе регистраци  сигнала ЯМР может производитьс  с помощью узкополосной приемной аппаратуры , так как при посто нной частоте F сигнал  дер во времени не мен етс  В известном же способе требуетс  регистрировать изменение сигнала во времени, что приводит к необходимости использовать широкополосную прием ную аппаратуру. При использовании узкополосной аппаратуры отношение сигнала к шуму значительно больше, чем при использовании широкополосной аппаратуры, а с увеличением отношени  сигнала к шуму погрешность измерений повышаетс . Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает значительно большую точность измерений Д. и К, чем извест ный (погрешность уменьшаетс  в 5 раз отличаетс  простотой и быстротой изме рений, св занных с отсутствием фотографического процесса. Формула изобретени  Способ исследовани  турбулентной диффузии в потоке жидкости в трубо4 проводе, заключающийс  в пол ризации жидкости магнитным полем, воздействии на нее радиочастотным полем и регистрации сигнала  дерного магнитного резонанса , СЯМР )отличаюи ийс   тем, что, с целью упрощени , по вьш1ени  точности и скорости измерений , на жидкость воздействуют периодическими пр моугольными импульсами радиочастотного пол , измер ют зависимость амплитуды сигнала  дерного магнитного резонанса от частоты повторени  импульсов радиочастотного пол , определ ют частоту повторени  импульсов радиочастотного пол  при которой амплитуда сигнала ЯМР становитс  равной половине ее максимального значени , и по величине частоты повторени  суд т о дисперсии распределени  жидкости по скорост м и коэффициенте продольной турбулентной диффузии. Источники информации, прин тые ро внимание при экспертизе 1.Мокин А. С. Яглом А. М. Статическа  гидродинамика, М,, Наука , 1965. с. 505.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 128669, кл. G 01 N 27/78 (прототип)

   Г

   1

   5 J

   .f5

   808

   SQS

   х

   2DD

   Q

   WO (

   c/v

   е(-ё)

   Ш

   И/

   300