УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКОВ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для изучения кинематических характеристик потоков однородных жидкостей и/или стабильных гидросмесей (суспензий) и может найти применение в лабораторной практике.
В настоящее время для изучения кинематических характеристик потоков однородных жидкостей и/или стабильных гидросмесей (не расслаивающихся в течение продолжительного времени на жидкую и твердую составляющие) получили радиометрический, рентгеновский, электропроводный методы. Недостатком устройств для реализации указанных методов является высокая трудоемкость, обусловленная необходимостью применения приспособлений для ввода или меченых частиц, или электропроводной жидкости, или защиты обслуживающего персонала.
Известны отборники давления, выполненные по типу трубки Пито или ей подобных (см. а.с. N412477, МПК G01f 1/00). Использование отборников давления для изучения кинематических характеристик таких стабильных гидросмесей как бумажная, древесная, каолиновая, глинистая и др. суспензий сопряжено с забиванием про ходных отверстий, что приводит либо к невозможности проведения
измерений, либо к получению некачественных результатов.
Известно устройство для изучения кинематических характеристик (см. Щищенко Р.И., Есьман Б.И. Гидравлика промывочных жидкостей. М. Недра, 1976, стр 276, рис.109), состоящее из открытого лотка прямоугольной формы, соединяющего расходную и мерную емкости, насоса для перемещения жидкости и аппаратуру для фиксации кинематических характеристик (профилей скорости). Данное устройство выбрано в качестве прототипа. Изучение кинематических характеристик проводят следующим образом. При установившемся и равномерном течении стабильной гидросмеси одновременно по всей ширине лотка наносят полосу контрастного вещества. В процессе течения эта полоса деформировалась и вытягивалась в зависимости от распределения скорости в потоке. Деформацию полосы фиксировали с помощью кино или фотоаппаратуры. Недостатком данного устройства является прямоугольная форма открытого лотка не позволяющая количественно оценить распределение скорости по сечению потока из-за несеметричности изотах (линии одинаковой скорости течения).
Целью предлагаемой полезной модели является снижение трудоемкости измерений и получение количественной оценки кинематических характеристик потоков.
Эта цель достигается тем, что сечение открытого лотка выполнено
в виде полукруга.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема устройства для изучения кинематических характеристик потоков, на фиг.2 разрез А-А.
Предлагаемое устройство состоит из расходной емкости 1,открытого лотка 2 сечение которого выполнено в виде полукруга, мерной емкости 3, насоса 4 и трубопровода 5. Аппаратура для фиксации профилей скорости не показана. Работает устройство следующим образом. Стабильная гидросмесь, предварительно залитая в расходную емкость 1, самотеком вытекает по открытому лотку 2 в мерную емкость 3 и с помощью насоса 4 по трубопроводу 5 возвращается в расходную емкость 1. Расход стабильной гидросмеси регулируют таким образом, чтобы открытый лоток 2 был полностью заполнен. Последующее нанесение на поверхность потока контрастного вещества, например мела, угольного порошка и т.п., а затем фиксирование контрастного вещества с помощью кинофотосъемки позволяет изучать кинематические характеристики потока. Количественная оценка полученных на поверхности потока профилей скорости по сечению лотка 2 поукруглого сечения не вызывает трудностей, поскольку движение однородных жидкостей и/или стабильных гидросмесей при половинном заполнении трубы (точно по диаметру) сохраняется симметрия скоростного поля (см.
Михайлов К.А., Богомолов А.И. Гидравлика, гидрология. Часть 1, стр.270, рис.225, М., 1950 г.) Поэтому использование открытого лотка, сечение которого выполнено в виде полукруга, позволяет количественно оценивать распределение скорости по сечению потока, чего нельзя получить в лотках любого другого сечения и тем самым снижается трудоемкость измерений кинематических характеристик потоков однородных жидкостей и стабильных гидросмесей.
Предлагаемое устройство разработано в университете растительных полимеров и используется в лабораторной практике при исследовании движения бумажных масс, каолиновых суспензий и других стабильных гидросмесей.