/П.7/

где f - число Фарадея; - "♦иоло Авогадро; - валент-

ность полоясительных ионов; »о+ - число положительных ионов в единице объема конденсата; .и - подвижнооть ооответственно положительного и отрицательного ионов; в - напряженность влектри-чеокого поля между электродами преобраэователя.

Выражение для сялн, тока в газовой полости Ш7 можно записать

так:

где S - площадь поперечного сечения иленки конденсате, зависящая от толщины

Из выражений /П.?/ и /П.8/ следует, чТо Ток в газовой полости определяется напряженностью электрического поля, геометрическими размерами ЭПУ и толщиной пленки конденсате, осевшего на отен-ках ампулы. Так как плйдадь поверхности, покрытой конденсатом, для заданной KOHCipyWm ЭПУ известна, то задече расчета тока в геэо-вой полости сводится к определению величины § .

Выражение для величины 6 может быть получено из анализа уравнений движения конденсата по внутренней поверхнооти ампулы и уравнения теплового баланса для участка ампулы, на которой образуется конденсат.

Пусть пар конденоируется на внутренней.поверхности ампулы ЭПУ ШЖ при его наклоне не угол 90°. /Будем предполагать, что примесь воздуха в объеме пара незначительна/. Раосмотрим участок стенки ампулы /рис.7/ шириной, равной единице. Температур;/ стенки будем считать постоянной по высоте. Тогде диеренциальное уравнение движения для единичного объема конденсата в пленке можно записать в следующем виде:

в tf-Pi+-Jpf - о . /П.Э/

где в - ускорение овсбодного падения; я Р - плотность соответственно пара и жидкости; - динамический коэффициент вязкости; Vj. - скорость движения единичного объема в пленке в сечении х - х /рис.7/.

В уравнении /П.Э/ вес единичного объема кондвноата в (р -Pi> уравновешиваетоя оилой вязкости жидкости. Сила инерции, вызванная ускорением движения конденсата, как величина малая в уравнении не учтена. . . ,

Интегрируя выражение /П.Э/, поим

, /П.Ю/

Постоянные интегрирования определим нз граничных уоловий: при J . О - о .; при у - 6 ЙУз/Зу - о где <5 -

толщина пленки лшденсата в сечении х - ж . Подставив гранич-

и ЗтЗу получим

°2 - О

ные условия в выражение

С учетом значения о, и Cg выражение /П.Ю/, описывающее распределение скоростей в слое конденсата, примет вид

- в (f- fi) (jS- о,5у) и. /П.П/

Количество жидкости, протекающей в единицу времени через сечение X - X /при ширине пленки, равной единице/, определяется формулой

- J Vy - 8 if. f) , /п.тг/

где V - кинематический коэффициент вязкости (V

Из выражения /П.12/ найдем ,

3<?V/e (/>-f)

. Таким образсм, толщина пленки увеличивается с ростом расхода жидкости в пленке по соотношению <У * О* * где % - • коэффициент пропорциональнооти.

Количество жидкости Cf , которое определено соотношением /1.12/, образуется при конденсаили па на всем участке стенки .

Поэтому величина (f может быть получена из уравнения теплового баланоа для учаотка длиной ж при ширине сечения, равной единице:

/П.13/

где q, - тепловой поток, переданный, стенке на участке ох ; <j -плотность теплового потока; г - теплота фазового перехода.

При ламинарном лвижещш жидкостной пленки теплоперенос через нее осушествляегся лишь путем геплопрсводнооти. Если предположить, что температура чаогиц конденсата, соприкасающихся с паром, равна температуре кипения, то плотность теплового потока определится выражением

q - , • • /П.14/

где Л - коэффициент теплопроводности конденсата; \ - температура кипения жидАости, - температура стенки.

Подставив в уравнение /П.13/ величину d из уравнения /П.12/ и q из уравнения /П.14/, получим

Лх - rg

/П.15/

Поскольку при 1-0 толщина пленки равна нулю, то рейение уравнения /П.15/ целесообразно искать в виде t х" .

ПоДС5авляя это выражение в /П.15/, находим

В 1 - п

-г g (p-f,) вЗ iV5 . /П.16/

Соотношение /П.16/ должно выполняться при любом х ,а зто возможно, если показатели степени при т в левой и правой частях равны: 1 - п - Зп ,. отсюда а - 1/д . Подстановка п в УП.К/ дает

Таким образом, окончательно

.г -

. /П.17/

Аналогично можно получить вщ)ажение для средней толщины пленки конденсата на внутренней поверхности ампулы электролитического преобразователя при его горизонтальном положении

(Т - Т) / г в (f-f,)

/П.18/

где d - внутренний диаметр ампулы.

Из анализа выражений /11.17/ и /П.18/ следует, что толщина пленки конденсата и, следовательно, "нулевой" ток определяются свой-

ствами жидкости /плотностью, вязкостью, теплопроводностью/ и раз-ноотью температур &И • \ - .

Отметим, что в ШУ, через которые в течение ограниченного времени пропускали поотоянный ток, чтобы исключить образования пузырьков, наблюдается уменьшение "нулевого" тока. Объясняется это, по-видимому, тем, что в газовой полости увеличиваетоя давление не-конденсируюшегооя газа /водорода/, что приводит к уменьшению давления пара, т.е.. к замедлению конденсации, В результате толщина пленки конденсата, а о ней и "нулевой" ток отеновитоя меньше.

Пример. Раосчитать среднее значение тока в газовом пузырьке ШУ при вертикальном положении его продольной оси и температуре т = 20°С, если: высота газового пузнрька ь

на электрода а

« 4.10-2 н:

8.10" м; шири-

раоотояние между электродами, нехо-2,10-2 м;

дящимися в газовом цузырьке и электролите, i - 2,10- м; бал-лаотное оопротивление в цепи ШУ в = I кОм; напряжение питания схемы U « 40 В.

Б качестве электролита используется 2 /?г-ный раствор хлористого лития в метиловом спирте, температура кипения которого т, > 67,4°С; плотность Р " 792.кг/м2; плотность насыщенного

пара f• 1,65 кг/м. Теплота фагового перехода г • Г13.10*Дж/кг; кинематическая вязкооть » 0,8.10"*м/с; электропроводнооть У - 0,8 См/м; коэффициент теплопроводлости Я а 0,207 Bt m.V.

Среднюю тойиину пленки конденсата, образующегося на внутренней поверхнооти аапулы й злектрода, находим из выражения /ПЛ7/:

Площадь 3 Поперечного сечения пленки конденсата на электроде и сопротивление пленки найдем ив очевидных соотношений

а - *5 . 4-10-5. 9,о2-1о"5 м . 3,6-ic"i м

/ J 1 1 210"5 •

Tjjr;?- Ом -6.9.103 Ом\

Среднее значение тока в газовом пузырьке определим, используя закон Ома для участка цепи:

6.9-103+ 1000

А . 5,06-10

Полученное значение "нулевого" гока согласуется с експеримангаль-нши данными.

П.5. Виияние вибрации основа1ия на характеристики ЭПУ

Одной из причин, которые ограничивают область пренения ЗЛУ, является их низкая виброуотойчивость. При воздействии поступатель-ной вибрации крутизна статической характеристики ЭПУ резко уменьшается. Экспериментальные исследования показали, что при вибрации выходной сигнал изменяется из-за волнового движения поверхнооти раздела жидкость-газ, которое приводит к деформации пузырьки, следовательно, к изменению отношения площадей перекрытия рег/стрирую-ших электродов электролитом и пузырьком. /

При некоторой перегрузке газовый пузнРек разрушаетоя, причем степень его дробления зависит от частоты. Чем выше частота, тем мельче пузырьки, йаодной оигнал ЭПУ при этсда уменьшается до нуля.

После прекрашения действия вибрации пуэырек начинает восстанавливаться. Картина восстановления существенно зависит от того, включен преобразователь в цепь питания или выключен. В электрическом поле мелкие пузырьки, соединяясь между собой, образуют болев крупные, и этот процесс длится до тех/йор, пока в ампуле не останется два-три крупных пузырька, поел* чего процесс восстановления прекращается. При этом площадь электродов, покрытых электролитом, уменьшаетоя. В зависимооти от количества несоединившихся пузырьков и от угла наклона выходной сигнал ЭПУ будет разным, не всегда значительно меньшим, чем выходной сигнал ЭПУ при неразрушенном пузырьке.

Процесс восотановления газового пуеырька прекращается вследствие того, что чаотячное дроблеше создает условия, при которых проявляется термокапиллярный зфТжкт /см. п.П.2/, Этот вывод подтверждается тем, что при отключении :5ПУ от сети происходит быстрое /в течение 1-3 с/ восстановление пузырька.

Другой интересной особенностью поведения ЭПУ При вибрации является возбуждение низкочастотных колебаний газового пузырька о частотой порядка десятых долей герца. Экспериментально установлено, что такие колебания возникают только при определенных параметрах вибрации. Иаприлер, для ЭПУ ДШ-9Б такши параметрами являются частота вибрации 28 Гц и виброперегрузка 1,6 в .

Повысить виброустойчивость ЭПУ можно,используя в качестве наполнителя яащкооть с большой вязкостью /т/. Однако этот путь не всегда пришлем, так как с ростом вязкости увеличиваетоя статическая погрешность уровня и, кроме того,снижается удельная элект-ропроводаость электролита. .

Другой путь повышения виброуотойчивооти - введение демпфирующих устройств. Примером может служить конструкция ЭПУ, в которой применен демпфер в ввде цилиндра.Он расположен внутри ампулы, параллельно ее продольной оси Д/. Виброуотойчивооть такого сОУ на 40/? выше, чем обычной конструкции.

Помимо, прямого-назначения демй&ер выполняет роль компенсатора температурной погрешности. Как следует из выражения /П.5/, приращение объема.электролита при изменении температуры пропорционально начальному объему. •Так как при тех же габаритах объем электролита в ШУ о демпфером меньше, то и его приращение будет меньше.

ш. апжгрожотшзкиЕ преобразователи в системах

ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ГОРРЕКЦИИ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Типовые схемы систем горизонтальной коррекции гироскопических приборов

Системы коррекции авиагоризонтов и гировертикалей с двухоонш ШУ отличаются в основном типом силового элемента, создапцего кор-рекщонннй момент. В оиотеме коррекции авиагоризонта АГК-47Б такими элементами являются соленоиды, в авиагоризонтах типа АГБ, АГИ, •АГД - двухфазные индукционные моментные двигатели с ксроткозамкну-тш ротором, в гировертикалях типа ЦГВ - двухфазные индукционные двигатели с полым немагнитным ротором типа ДИД.

Упрощенная принципиальная электрическая схема системы коррекции гировертикали о двухосным ЪШ /Ы/ типа ДИ.1 и соленоидом /С1/ изображена на рис. 8. На рис. 9 показана упрошенная схема, системы коррекции гировертикали с использованием двухосного электролитического преобразователя угла /В1/ типа ДЙМ и двухфазных индукционных моментных двигателей ДИ и М2/.

Системы коррекции гироскопов направления с двухосным ЗЛУ типа TS&1 и двухфазным индукционным, моментным двигателем почти не отличаются от систем коррекции гировертикалей, выполненных на аналогичных элементах.