Турбидиметрический высокоселективный метод и быстродействующий измерительный комплекс определения параметров нестационарных многофазных сред
Диссертация
Исследования, представленные в диссертационной работе, выполнялись при частичной поддержке РФФИ (грант № 11−02−90 708) и в рамках программы «Участник молодёжного научно-инновационного конкурса» (У.М.Н.И.К.) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «Разработка программно-аппаратного комплекса исследования пространственно-временных и дисперсных параметров… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
- ГЛАВА 1. БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МНОГОФАЗНЫХ СРЕД
- 1. 1. Основные характеристики двухфазных потоков
- 1. 1. 1. Характеристики отдельных частиц
- 1. 1. 2. Характеристики совокупности частиц
- 1. 2. Основные понятия оптики аэрозолей
- 1. 2. 1. Монодисперсная среда
- 1. 2. 2. Полидисперсная среда
- 1. 3. Оптические методы, основанные на обратных задачах оптики аэрозолей
- 1. 3. 1. Общая характеристика обратных задач оптики аэрозолей
- 1. 3. 2. Методы измерения функции распределения
- 1. 3. 2. 1. Метод спектральной прозрачности
- 1. 3. 2. 2. Метод малых углов
- 1. 3. 2. 3. Метод полной индикатрисы
- 1. 3. 2. 4. Лидарный метод
- 1. 3. 2. 5. Модифицированный метод малоуглового рассеяния
- 1. 3. 3. Метод измерения среднего размера и концентрации частиц
- 1. 4. Методы измерения концентрации частиц
- 1. 5. Методы определения пространственного распределения концентрации частиц
- 1. 6. Методы измерения скорости фронта аэрозольного облака
- 1. 6. 1. Двухлучевые системы
- 1. 6. 2. Лазерные доплеровские измерители скорости
- 1. 6. 2. 1. Гетеродинные системы
- 1. 6. 2. 2. Интерференционные системы
- 1. 6. 3. Методы взаимной корреляции
- 1. 7. Особенности оптических методов определения дисперсности
- 1. 1. Основные характеристики двухфазных потоков
- Выводы по первой главе
- ГЛАВА 2. ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИЙ ВЫСОКОСЕЛЕКТИВНЫЙ МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ПО РАЗМЕРАМ И КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ
- 2. 1. Математическая модель турбидиметрического метода определения дисперсности и концентрации
- 2. 2. Численный эксперимент
- 2. 3. Оценка диапазона размеров исследуемых частиц
- 2. 4. Способ выбора длин волн при нахождении отношений коэффициентов спектральной прозрачности
- 2. 5. Совместное использование методов
- ГЛАВА 3. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МНОГОФАЗНЫХ СРЕД
- 3. 1. Измерительный комплекс
- 3. 1. 1. Скоростная видеорегистрация
- 3. 1. 1. 1. Погрешность видеорегистрации
- 3. 1. 1. 2. Система визуализации аэрозольного облака
- 3. 1. 2. Регистрация зондирующего излучения
- 3. 1. 2. 1. Спектрально-аналитический анализатор на базе спектрометра 81 252 048/
- 3. 1. 2. 2. Инфракрасный Фурье спектрометр «Инфралюм ФТ-801»
- 3. 1. 2. 3. Корректировка данных спектрометра 8125−2048/
- 3. 1. 2. 4. Модернизация спектрометра «Инфралюм ФТ-801» для дистанционных измерений
- 3. 1. 1. Скоростная видеорегистрация
- 3. 1. Измерительный комплекс
- 3. 2. Синхронизация оборудования
- 3. 2. 1. Синхронизация видеокамеры
- 3. 2. 2. Синхронизация спектрометра 8125−2048/
- 3. 3. Разработанный программный комплекс
- 3. 3. 1. Блок обработки данных об ослаблении зондирующего излучения
- 3. 3. 2. Блок обработки видеоданных
- 3. 4. Совместное использование измерительного комплекса и установки ЛИД-2М
- 3. 5. Измерительная установка ЛИД-2М
- 3. 6. Мобильный измерительный комплекс
- 3. 7. Дальнейшее развитие разработанного комплекса
- 4. 1. Тестовые эксперименты
- 4. 1. 1. Определение параметров субмикронной многофазной системы
- 4. 1. 2. Определение параметров среднедисперсного аэрозоля
- 4. 2. Исследование дисперсности импульсно полученных аэрозолей
- 4. 2. 1. Конструкция применяемого распылителя
- 4. 2. 2. Теоретическая модель импульсного создания аэрозольной среды
- 4. 2. 3. Теоретическая оценка трансформации спектра размеров частиц
- 4. 2. 4. Экспериментальное определение параметров импульсно полученных аэрозолей
Список литературы
- Грин, X. Аэрозоли-пыли, дымки, туманы // X. Грин, В. Лейн. Л.: Химия, 1969.-428 с.
- Спурный К., Hex Ч., Седлачек Б. и др. Аэрозоли. М.: Атомиздат, 1964. 360 с.
- Архипов В.А. Аэрозольные системы и их влияние на жизнедеятельность: учебное пособие / В. А. Архипов, У. М. Шереметьева. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета. — 2007. — 136 с.
- Титов, С.С. Эволюция дисперсий в факеле распыла взрывного распылителя / С. С. Титов, Б. И. Ворожцов, О. Б. Кудряшова, А. Н. Ишматов // Аэрозоли Сибири. XVII Рабочая группа: тезисы докл., Томск, Россия, 23 нояб. 26 нояб. 2010.-Томск, 2010.-С. 29.
- Шифрин, К.С. Обратные задачи теории рассеяния и распространения излучения Текст.: монография. Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света / К. С. Шифрин. — Минск: Наука и техника, 1971. — С. 228−244.
- Козырев A.B., Ситников А. Г., Сочугов Н. С. Эволюция параметров неравновесного аэрозоля в плазме коронно-стримерного разряда. Письма в ЖТФ //2005.-Том 31, вып.11. С.58−64.
- Пат. SU 1 435 955 AI G 01J 1/44. Фотометр дисперсных сред. 1986 г.
- Пат. SU 1 420 474 AI G 01N 15/02. Способ определения параметров частиц аэрозоля в газовом потоке. 1986 г.
- Пат. SU 717 628 G 01N 15/02. Способ измерения среднего радиуса металлических капель в двухфазных потоках. 1976 г.
- Пат. SU 1 467 447 AI G 01N 15/02. Способ оптического анализа вирусных суспензий. 1986 г.
- Пат. SU 811 108 G 01N 15/02. Прибор для определения дисперсности и концентрации аэрозоля. 1978 г.
- Пат. RU 2 335 760 С2 G 01N 15/02. Оптический способ определения размеров частиц дисперсной системы. 2006 г.
- Пат. RU 2 235 990 C1 G 01N 15/02. Способ определения дисперсности аэрозольных частиц. 2003 г.
- Пат. RU 2 098 794 C1 G 01N 15/02. Оптический способ определения размера частиц в суспензии. 1997 г.
- Пат. RU 2 061 223 C1 G 01N 15/14. Способ измерения размеров микрочастиц. 1996 г.
- Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред / В. Н. Лопатин, A.B. Приезжев, А. Д. Апонасенко, Н. В. Шепелевич, В. В. Лопатин, П. В. Пожиленкова, И. В. Простакова. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004. — 384 с.
- Xu Renliang Particle Characterization: Light Scattering Methods. New York: Kluwer Academic Publishers, 2002. — P. 397.
- Современные проблемы атмосферной оптики: в 9 т. Т. 8: Дистанционное оптическое зондирование атмосферы / В. Е. Зуев, В. В. Зуев. — СПб.: Гид-рометеоиздат, 1992. -231 с.
- Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пы-лей и измельченных материалов. Л.: Химия. — 1971. — 280 с.
- Куценогий, К.П. Методы определения размера и концентрации аэрозолей текст.: аналитический обзор № 4391 / К. П. Куценогий. 1987. — 71 с.
- Оптико-электронные методы изучения аэрозолей / С. П. Беляев, Н. К. Никифорова, В. В. Смирнов, Г. И. Щелчков. М.: Энергоиздат, 1981. — 232 с.
- Голубев, А.Г. Оптические методы измерения дисперсности аэрозолей / Ягодкин В. И. // Труды ЦИАМ 1978. — № 828 — С. 1 — 21.
- Пажи, Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей. Текст. / Д. Г. Пажи, В. С. Галустов. М.: Химия, 1984. — 255 с.
- Леончик, Б.И. Измерения в дисперсных потоках / Б. И. Леончик, В. П. Маякин. М.: Энергия, 1971. — 248 с.
- Архипов В.А. Лазерные методы диагностики гетерогенных потоков. -Томск.: Издательство Томского университета, 1987. 140 с.
- Борен К. Поглощение и рассеяние света малыми частицами / К. Борен, Д. Хафмен. М.: Мир. — 1986. — 662 с.
- Саламандра Т.Д. Фотографические методы исследования быстропроте-кающих процессов. М.: Наука, 1974. — 200 с.
- Дубовик A.C. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. М.: Наука, 1982. — 304 с.
- Маккартни Э. Оптика атмосферы. М.: Мир, 1979. — 448 с.
- Бутов В.Г., Васенин И. М., Шрагер Г. Р. Деформация капли в вязком потоке и условия существования её равновесной формы // Прикладная математика и механика. 1982. — Т.46, № 6. — С. 1045−1049.
- Блох А.Г. Теплообмен излучением в котельных установках. Л.: Энергия, 1967.-326 с.
- Физические величины: справочник / А. П. Бабичев, H.A. Бабушкина,
- A.M. Братковский и др. / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с. — ISBN 5−283−4 013−5.
- Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. — 168 с.
- Пришивалко А.П., Науменко Е. К. Рассеяние света сферическими частицами и полидисперсными средами. Минск, 1972. — 62 с.
- Тихонов, А. Н. Методы решения некорректных задач / А. Н. Тихонов,
- B. Я. Арсенин. М.: Наука, 1974. — 222 с.
- Зуев В.Е., Кауль Б. В., Самохвалов И. В., Кирков К. И., Цанев В. И. Лазерное зондирование индустриальных аэрозолей. Новосибирск: Наука, 1986. -188 с.
- Модифицированный метод спектральной прозрачности измерения дисперсности аэрозолей / В. А. Архипов, И. Р. Ахмадеев, С. С. Бондарчук, Б.И. Во-рожцов, A.A. Павленко, М. Г. Потапов // Оптика атмосферы и океана. 2007. -Т. 20, № 1.-С. 48−52.
- Велис, Дж. Голография / Дж. Велис, Дж. Рейнольде. М.: Воениздат, 1970.- 248 с.
- Dobbins R.A., Jizmagian G.S. Optical Scattering Cross Sections for Polydispersions of Dielectric Spheres // J. Opt. Soc. Am. 1966. — Vol. 56, № 10. -P. 1345−1350.
- Архипов B.A., Васильева Э. Д., Ратанов Г. С. О влиянии функции распределения на оптические свойства слоя частиц. Тр. НИИПММ. — Томск, 1976.-Т. 7.-С. 13−15.
- Васильев, JI.H. Теневые методы / Л. Н. Васильев. М.: Наука, 1968. -400 с.
- Скотников, М.М. Теневые количественные методы в газовой динамике. М.: Наука. — 1976. — 160 с.
- Абруков, С.А. Теневые и интерференционные методы исследования оптических неоднородностей. Казань: Издательство Казанского университета. — 1962.-83 с.
- Thompson, D.H. A tracer particle fluid velocity meter ircorporating a laser Текст. / D.H. Thompson // J. Phys. — 1968. — P. 929−932.
- Дюррани, Т. Лазерные системы в гидродинамических измерениях. Текст. / Т. Дюррани, К. Грейтид. М.: Энергия, 1980. — 284 с.
- Yeh, Y. Locolized fluid flow measurements with on He Ne laser spec-trometerTeKCT. / Y. Yeh, H. Cummius // Appl. Phys. Lett. — 1964. — № 4. — P. 176 178.
- Rudd, M.J. A new theoretical model for the laser Doppler meter / M.J. Rudd. //J. Plys.- 1969.-P. 55−58.
- Watrasiewicz, В. M. Imploved signal to noise ratio in the laser velocimeter / B. M. Watrasiewicz // J. Phys. — 1970. — P. 823.
- Greated, C.A. Noise reduction in a laser velocimeter / C.A. Greated //J. Phys. 1971.-P. 261 -262.
- Титов, C.C. Метод определения дисперсности субмикронных аэрозолей по их спектральной прозрачности / С. С. Титов, A.A. Павленко, О. Б. Кудряшова, Е. В. Максименко // Ползуновский вестник / АлтГТУ. 2009. — № 3. — С. 262 -266.
- Архипов, В.А. Технология получения и дисперсные характеристики нанопорошков алюминия /В.А. Архипов, С. С. Бондарчук, А. Г. Коротких, М. И. Лернер // Горный журнал. 2006. — № 4. — С. 58 — 64.
- Ивлев JI.C., Довгалюк Ю. А. Физика атмосферных аэрозольных систем. СПб.: НИИХ СПбГУ, 1999. 194 с.
- Mie G. Contributions on the optics of turbid media, particularly colloidal metal solutions: translated from German. Albuquerque: Sandia Laboratories, 1978. -92 c.
- Ван де Хюлст, Г. Рассеяние света малыми частицами. Москва, 1961. -460 с.
- Физика быстропротекающих процессов. Том 2 / Пер. под ред. H.A. Златина-М.: Мир, 1971. С. 520.
- Спектрально-аналитический комплекс на базе спектрометра S125−2048/14. Паспорт. СП «COJTAP ТИП» ООО (SOLAR Til, Ltd). — 7 с.
- S9840 CCD image sensor datasheet. Hamamatsu. http://jp.hamamatsu.com/resources/ products/ssd/pdf/s9840kmpd 1082e 11 .pdf.
- Пат. SU 1 494 692 Al G01J3/12. Способ регистрации интерферограмм в фурье-спектрометрии быстрого сканирования. 1986.
- Камера цифровая HS 102Н. Руководство по эксплуатации ИСШТ 2.861.013 РЭ. Республика Беларусь, Минск, СООО «Проскан специальные инструменты», 2006 г. — 26 с.
- Камера скоростной видеосъёмки ВидеоСпринт. Техническое описание, руководство по эксплуатации. Редакция 1.12. — 2007. — ЗАО «НПК Видео-скан». — 27 с.
- Титов, С.С. Информационные технологии в оптической диагностики двухфазных сред // Информационные технологии в экономике, науке и образовании: докл. Всероссийской конф., Бийск, Россия, 1 сент. 5 сент. 2010. -Бийск, 2010.-С. 128- 135.
- Титов, С.С. Программная реализация алгоритма восстановления размеров частиц из данных об ослаблении оптического излучения аэрозольной средой // Информационные технологии в экономике, науке и образовании: докл.
- Всероссийской конф., Бийск, Россия, 22 сент. 23 сент. 2011. — Бийск, 2011. -С. 87−91.
- Ахмадеев И.Р. Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объёме: дис. канд. тех. наук. АлтГТУ. — Бийск, 2008. — 98 с.
- Кудряшова О.Б., Ахмадеев И. Р., Павленко A.A., Архипов В. А. Лазерный метод измерений дисперсного состава и концентрации частиц облака продуктов сгорания // Сборник материалов XIV Симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка: ИПХФ РАН, 2008. — С. 105.
- Лушев, В.П. Трёхволновой Не-Ые-лазер с амплитудно-частотной модуляцией излучения / O.A. Москалец, A.A. Павленко, Е. В. Подлесная // Приборы и техника эксперимента. 1990. — № 2. — С. 178 — 179.
- Домбровский, Л.А. О возможности определения дисперсного состава двухфазного потока по рассеянию света под малыми углами // Теплофизика высоких температур. 1982. — № 3. — С. 549 — 557.
- Ослабление лазерного излучения в гидрометеорах / Под ред. проф. М. А. Колосова. М.: Изд. Наука. — 1977. — 177 с.
- Ворожцов Б. И, Кудряшова О. Б., Ишматов А. Н., Ахмадеев И. Р., Сако-вич Г. В. Взрывная генерация высокодисперсных жидко-капельных аэрозолей и их эволюция // Инженерно-физический журнал. 2010. — Т. 83, № 6. — С. 10 841 104.
- Ишматов А.Н. Развитие дисперсий в облаке жидко-капельного аэрозоля, полученного взрывным способом // Ползуновский вестник. 2010. — № 3 -С. 175−180.
- Кудряшова О.Б., Ворожцов Б. И., Муравлев Е. В., Ишматов А. Н., Павленко A.A. Ударно-волновая генерация высокодисперсных жидко-капельных аэрозолей // Ползуновский вестник. 2010. — № 4 — С. 95−101.
- Ворожцов Б.И., Кудряшова О. Б., Архипов В. А. Моделирование процесса диспергирования жидкости взрывным газогенератором // Известия вузов: Физика. 2008. — Т. 51, № 8/2. — С. 107−114.
- Кудряшова О.Б., Ворожцов Б. И., Архипов В. А., Бондарчук С. С. Математическое моделирование взрывного способа генерации аэрозолей // Сборник материалов XIV Симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка: ИГТХФ РАН, 2008. — С. 269.
- Стебновский С.В. Импульсное диспергирование как предельный режим разрушения жидкого объема // ФГФ. 2008. — Т.44, № 2. — С. 117−128.
- Ударные и детонационные волны. Методы исследования / Кобылкин И. Ф., Селиванов В. В., Соловьев B.C., Сысоев H.H. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 276 с.
- Кедринский В.К. Газодинамика взрыва: эксперимент и модели. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000. — 435 с.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч I. М: Наука, Гл. ред. физ-мат лит., 1987. — 464 с.
- Фукс Н. А. Испарение и рост капель в газообразной среде. М.: Мир, 1986.-314 с.
- Козырев А.В., Ситников А. Г. Испарение сферической капли в газе среднего давления // Успехи физических наук. 2001. — Т. 171, № 7. — С. 765 774.
- Тверская Н.П. Испарение падающей капли // Ученые записки ЛГУ, серия физических наук. Л., 1949. — Вып. 7. — С. 241−266.
- Волощук В.М. Кинетическая теория коагуляции. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1984.-284 с.
- Титов, С.С. Экспериментальное моделирование взрывного диспергирования жидкости и порошков / С. С. Титов, Е. В. Муравлёв, Б. И. Ворожцов, А. А. Павленко, О. Б. Кудряшова, И. Р. Ахмадеев // Известия вузов. Физика.2008.-№ 8/2.-С. 113−119.
- Титов, С.С. Оптическая диагностика дисперсности капель при импульсном распыливании жидкостей // Современная баллистика и смежные вопросы механики: докл. Всероссийской конф., Томск, Россия, 17 нояб. 19 нояб.2009. Томск, 2009. — С. 163 — 164.
- Титов, С.С. Эволюция дисперсий в факеле распыла взрывного распылителя / С. С. Титов, Б. И. Ворожцов, О. Б. Кудряшова, А. Н. Ишматов // Аэрозоли Сибири. XVII Рабочая группа: тезисы докл., Томск, Россия, 23 нояб. 26 нояб. 2010.-Томск, 2010.-С. 29.
- Ишматов А.Н., Ворожцов Б. И. Исследование развития высокодисперсного аэорозоля жидкости с учетом влияния слабоиспаряемой примеси // Краткие сообщения по физике. ФИАН, Москва, 2010. — № 1. — С. 22−27.