Струйно-акустический метод контроля концентрации газовой фазы и плотности частиц в слое сыпучего материала

• Автор: Онищенко, Станислав Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 144 с. : ил.

^ Глава 1. Пневматические методы измерения плотности сыпучих

материалов

1.1. Плотность сыпучих материалов и ее особенности

1.2. Классификация пневматических методов

измерения плотности замещением

1.3. Манометрические методы измерения плотности

1.4. Пневмодинамические методы измерения плотности

Щ) 1.5. Кинетические (струйные) методы измерения плотности

1.6. Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. Влияние нагрузки на распространение струйно-якустического сигнала вдоль длинной линии

2.1. Распространение струйно-акустического сигнала

вдоль длинной линии
2.2. Струйно-акустическая длинная линия с идеальной нагрузкой
щ 2.3. Отрезки длинной линии с нагрузкой в виде
твердой плоской поверхности
2.4. Отрезки длинной линии с нагрузкой в виде
пневматической емкости
2.5. Отрезки длинной линии с нагрузкой в виде сыпучего материала
2.6. Выводы по второй главе
Глава 3. Методы контроля концентрации газовой фазы
и плотности сыпучих материалов
Ф' 3.1. Метод контроля концентрации газовой фазы в слое
сыпучего материала
3.1.1. Влияние высоты слоя сыпучего материала
на выходной сигнал
3.1.2. Влияние скорости перемещения сыпучего материала
на выходной сигнал

3.1.3. Влияние гранулометрического состава сыпучего материала
на выходной сигнал
3.1.4. Адекватность математической модели метода контроля
концентрации газовой фазы физическим процессам,
происходящим в струйно-акустической измерительной системе
3.1.5. Метрологический анализ метода контроля концентрации газовой фазы
3.2. Метод контроля плотности частиц сыпучих материалов
3.3. Выводы по третьей главе
Глава 4. Методы и устройства генерации струйно-акустических колебаний
4.1. Физика генерации струйно-акустических колебаний
4.2. Характеристики свободных турбулентных струй
4.3. Структура и характеристики газовой струи на выходе струйно-акустического генератора
4.4. Выбор конструкции струйно-акустического генератора

4.5. Выводы по четвертой главе
Глава 5. Струйно-акустическое устройство контроля плотности
сыпучих материалов
5.1. Конструкция устройства и принцип его действия
5.2. Блок индикации узла в распределении амплитуд
звукового давления
5.3. Метрологический анализ устройства контроля плотности
ф сыпучих материалов
5.4. Выводы по пятой главе
Основные результаты и выводы по работе
Список использованной литературы
Приложение

До 80 % веществ используемых и производимых в различных отраслях промышленности являются сыпучими, то есть представляющими собой совокупность большого количества твердых частиц, пространство между которыми заполнено газом. Одним из основных свойств таких веществ, наиболее полно отражающим состояние, является плотность.
Весьма заметна роль измерения плотности в организации системы количественного учета (по массе) веществ при их приемке, хранении и отпуске.
Научные основы измерения плотности различных веществ были заложены в трудах Д.И. Менделеева, А.Н. Доброхотова, Н.С. Михельсона, И.К. Турубинера, М.Д. Иппица, С.С. Кивилиса, И.П. Глыбина и др. Измерение плотности сыпучих материалов является более сложной задачей, чем измерение плотности жидких и газообразных веществ. Большой вклад в решение проблемы измерения плотности сыпучих материалов внесли ученые С.И. Вольфкович, Н.Е. Пестов, С.Н. Торопин, Е.И. Андрианов, П.А. Коузов и др.
Проблема создания новых методов контроля плотности сыпучих материалов связана с необходимостью получения оперативной информации о ходе технологического процесса, о качестве и количестве сырья, продуктов и полупродуктов.
Для определения плотности сыпучих материалов большое распространение получил метод поэтапного измерения объема и массы. Операция измерения массы материала не вызывает трудностей, тогда как вопросы измерения объема сыпучего материала исследованы недостаточно и не получили должного освещения в научно-технической литературе.
Измерение плотности сыпучих материалов возможно только косвенными методами. При этом принцип измерения пневматическим замещением позволяет проводить измерение не самой интересующей нас величины, а другой - являющейся замещающей, параметры которой несут информацию об измеряемой величине. Пневматические методы контроля плотности, основанные на принципе замещения, наиболее универсальные, надежные и позволяют измерять кажущуюся и истинную плотность частиц сыпучих материалов.
На рис. 2.1, а, показано распределение амплитуд звукового давления в линии с абсолютно жесткой нагрузкой в режиме стоячих волн.
Рис. 2.1. Распределение амплитуд звукового давления в режиме стоячих волн
а - в линии с абсолютно жесткой нагрузкой; б - в линии с абсолютно мягкой нагрузкой
Выражение для результирующей скорости частиц в комплексной форме, с учетом (2.16) и (2.22) будет иметь вид
У = -[РтпадеЧкХ-Рт0тре-]кХ}Ш =^^-5ІП (**>**.
Рс ре
Действительное решение для скорости частиц имеет вид
ІКІ = Ке{к} = I тпад 3;п/а:$іп(соґ + <рпад) = 1 5іпсозГЮ( + _ (2.25)
рс рс { 2;
Анализ уравнений (2.24) и (2.25) показывает, что скорость частиц равна нулю на поверхности отражателя и отстает по фазе от звукового давления на п/2. Волна давления отражается от абсолютно жесткой поверхности без изменения фазы. Отраженная волна распространяется в направлении, противоположном падающей волне, поэтому скорость частиц в отраженной и падающей волнах имеет разные знаки на поверхности отражателя, вследствие чего, результирующая скорость частиц на ней равную нулю.