способ и устройство измерения фоновой мутности жидкости

Формула изобретения

1. Способ определения фоновой мутности, заключающийся в выделении частиц заданных размеров с помощью фильтра, отличающийся тем, что применяют гравитационное разделение частиц взвеси в ламинарном потоке жидкости с заданной стабилизированной скоростью ее движения.

2. Устройство для определения фоновой мутности, содержащее фильтр с заданным размером ячеек, отличающееся тем, что в устройство введены последовательно соединенные успокоитель турбулентности, камера гравитационного разделения взвеси, система измерения параметров фоновой взвеси, насос и система стабилизации скорости прокачки воды.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения параметров взвеси в жидкости. Устройство может быть использовано для измерений в экспериментальной океанологии.

Известен способ определения фоновой мутности воды, заключающийся в выделении с помощью фильтра частиц взвеси с заданными размерами и определения мутности выделенной взвеси. [1] К недостаткам такого метода измерений можно отнести отсутствие информации о зависимости времени оседания от материала и размеров частиц в конкретном месте проведения исследований, в связи с чем выбор размера ячеек фильтра для выделения частиц, создающих фоновую мутность, базируется на основе некоторых усредненных зависимостей. Состав и размеры частиц могут изменяться в процессе проведения измерений в зависимости от многих факторов (например, от распределения фракционного состава, размываемого в конкретный момент времени слоя грунта). В таком случае даже при проведении отдельного контроля зависимости времени оседания от размера и материала частиц невозможно обеспечить их соответствие условиям конкретных измерений.

Известна модель датчика фоновой мутности, содержащая фильтр с заданным размером ячеек. К недостаткам такого датчика следует отнести выделение фильтром фракции частиц с размером, меньшим размера отверстий фильтра, тогда как размеры частиц реальной взвеси и их свойства могут отличаться от параметров частиц взвеси, принятых при выборе фильтра. Это приводит к систематической ошибке измерений (1). Недостатком известного решения также является быстрая засоряемость фильтра в условиях высокой концентрации взвеси в зоне обрушения волн и, как следствие, увеличение ошибки измерений.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и надежности измерений. Поставленная цель в способе достигается тем, что применяют гравитационное разделение частиц взвеси. Поставленная цель в устройстве достигается тем, что в него введены последовательно соединенные успокоитель турбулентности, камера гравитационного разделения взвеси, система измерения параметров фоновой взвеси, насос и система стабилизации скорости прокачки воды.

Возможность реализации.

На чертеже - фиг.1 показано устройство для измерения фоновой мутности жидкости, которое и реализует предлагаемый способ. Оно содержит: устройство отделения крупных фрагментов взвеси 1, успокоитель турбулентности 2, устройство гравитационного разделения взвеси 3, систему измерения фоновой мутности 4, насос 5, систему стабилизации скорости прокачки жидкости 6. Устройство создания высокого динамического сопротивления 7.

Устройство работает следующим образом:

Забор жидкости осуществляется через фильтр крупных фрагментов взвеси - 1. Площадь фильтра выбирается из условия отсутствия прилипания фрагментов взвеси при заданной скорости забора жидкости. Далее поток жидкости поступает на вход успокоителя турбулентности 2, представляющий собой набор тонких параллельных каналов. Длина каналов и их сечение выбираются из условия гарантированного успокоения турбулентности жидкости. Направление выходных осей каналов выбирается таким образом, чтобы обеспечить вращение жидкости в устройстве гравитационного разделения. При этом, крупные частицы взвеси центробежной силой будут перемещаться к стенкам устройства гравитационного разделения. За счет более низкой скорости движения жидкости у стенок осуществляется сброс крупных частиц через устройства 2 и 1 обратно во внешнюю среду.

С выхода успокоителя жидкость поступает в устройство гравитационного разделения взвеси 3, где под действием силы тяжести происходит естественное оседание частиц взвеси. Скорость движения жидкости в устройстве гравитационного разделения выбирается достаточно малой с тем, чтобы обеспечить условия осаждения частиц с параметрами, близкими к условиям осаждения в стоячей жидкости. Из устройства гравитационного разделения жидкость поступает в измерительное устройство 4, проводящее измерение фоновой мутности жидкости. Сигнал на его выходе пропорционален степени мутности жидкости. С выхода измерителя мутности жидкость поступает на насос 5, управляемый системой стабилизации скорости прокачки жидкости 6. С выхода насоса жидкость поступает на устройство создания высокого динамического сопротивления 7, представляющее собой диафрагму малого сечения, защищающее датчик от увеличения скорости протекания жидкости в случае воздействия на датчик крупных вихрей жидкости.

Источники информации

1. Динамические процессы береговой зоны моря под редакцией доктора географических наук Р.Д. Косьяна (ЮО ИО РАН), кандидата технических наук И.С. Подымова (ЮО ИО РАН), кандидата физ. - мат. наук Н.В. Пыхова (ИО РАН). «Научный мир». М. 326 с.