DE19809789A1 - Measurement of drop size or size distribution in two phase flows, without calibration - Google Patents

Measurement of drop size or size distribution in two phase flows, without calibration

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Abstract

The method involves separately recording the signal components of light scattered by the drops, polarized perpendicular and parallel to the scattering plane, using two suitable detectors at the same time. By comparing the signal ratio with calculated curves, the drop size and its distribution can be determined.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur zweidimensional lokal und zeitlich hochaufgelösten Bestimmung der Tropfengröße und Tropfengrößenverteilung in Zweiphasen-Strömungen.Method and device for two-dimensionally local and temporally high-resolution determination of the Drop size and drop size distribution in two-phase flows.

Zur Bestimmung von Tropfengrößen in Flüssigkeitssprays gibt es eine Reihe kommerziell erhältlicher Meßverfahren, die hinsichtlich zeitlicher und räumlicher Auflösung des Meßsignals Vor- und Nachteile aufweisen. Bei allen optischen Verfahren wird Licht, das mit den im Meßvolumen befindlichen Teilchen wechselwirkt, detektiert. Weit verbreitete Verfahren sind die Phasen-Doppler-Anemometrie [1-2] und die Malvern-Technik [3]. Beide Techniken liefern ein zeitlich gemitteltes Tropfengrößenspektrum an einem Punkt bzw. entlang einer Linie im Spraystrahl. Um mit diesen Meßtechniken eine lokal zweidimensionale (ebene) oder gar räumliche Auflösung des Tropfengrößenspektrums zu erhalten, sind eine Vielzahl von Messungen an unterschiedlichen Orten im Spraystrahl notwendig. Eine zweidimensional oder räumlich aufgelöste Quantifizierung der Tropfendurchmesser ist damit oftmals innerhalb eines wirtschaftlich vertretbaren Zeitraums nicht möglich.There are a number of commercial methods for determining drop sizes in liquid sprays available measurement method with regard to temporal and spatial resolution of the measurement signal Have advantages and disadvantages. In all optical methods, light that is in the with the Measuring volume interacts particles, detected. Widespread procedures are phase Doppler anemometry [1-2] and Malvern technique [3]. Both techniques deliver a time-averaged droplet size spectrum at a point or along a line in the Spray jet. To use these measuring techniques to create a locally two-dimensional (plane) or even Maintaining spatial resolution of the drop size spectrum is a multitude of Measurements at different locations in the spray jet necessary. A two-dimensional or spatially resolved quantification of the drop diameter is thus often within one economically reasonable period not possible.

Der Einsatz dieser Meßtechniken in instationären Zerstäubungs- und Strömungsprozessen ist aufgrund der zeitlichen Mittelung des Meßsignals nur bedingt möglich, wenn die grundlegenden Mechanismen des Tropfen- bzw. Strahlzerfalls untersucht werden sollen. Eine zeitlich hohe Auflösung des Meßsignals erfordert den Einsatz von gepulsten Lichtquellen oder Detektoren mit einstellbarer Belichtungszeit. Die räumliche Auflösung der Tropfengröße wird durch zwei- bzw. dreidimensional ausgedehnte Meßvolumina erreicht. Die zweidimensionale Polarisations-Mie-Technik bietet grundsätzlich diese Möglichkeiten des Meßaufbaus und somit die gleichzeitige Erfassung der Tropfengrößenverteilung in einer Ebene.The use of these measurement techniques in unsteady atomization and flow processes is due to the temporal averaging of the measurement signal only possible to a limited extent if the fundamental mechanisms of drop or jet decay should be investigated. A temporally high resolution of the measurement signal requires the use of pulsed light sources or Detectors with adjustable exposure time. The spatial resolution of the drop size is achieved by two- or three-dimensionally extended measurement volumes. The two-dimensional Polarization Mie technology basically offers these possibilities of measuring setup and thus the simultaneous recording of the drop size distribution in one level.

Bei der Polarisations-Mie-Technik wird zu einem Zeitpunkt das bezüglich der Streuebene senkrecht und parallel polarisierte Streulichtsignal eines Tropfens oder Tropfenkollektivs getrennt voneinander detektiert. Das Meßprinzip beruht auf der unterschiedlichen Abhängigkeit der parallel und senkrecht zur Streuebene polarisierten Streulichtintensitäten von der zu bestimmenden Tropfengröße. Abb. 1 veranschaulicht die unterschiedlichen Abhängigkeiten der Intensitäten beider Streulichtkomponenten über der Tropfengröße für einen Wasserspray. Die Intensität des parallel zur Streuebene polarisierten Streulichtes weist eine direkte Proportionalität zum Tropfendurchmesser aus, während der Intensitätsverlauf der senkrecht polarisierten Streulichkomponente eine quadratische Abhängigkeit zeigt [4]. Das Verhältnis aus senkrecht und parallel polarisierter Streulichtintensität, das sogenannte Polarisationsverhältnis γ, hängt somit linear vom Tropfendurchmesser, jedoch nicht von der Intensität des eingestrahlten Lichtes ab. Demnach kann mit diesem Verfahren die Größe der Tropfen in einem Spraystrahl kalibrierungsfrei bestimmt werden, da durch Bildung des Polarisationsverhältnisses die Elimination einer Reihe von Aufbaukonstanten des Meßsystems ermöglicht wird. Lediglich die im Meßsystem verwendeten optischen Komponenten (z. B. Linsen, Strahlteiler, Polarisatoren) und elektronischen Komponenten (z. B. CCD-Chip, Bildverarbeitungskarte) müssen vor dem Einsatz hinsichtlich des Transmissions- und Reflexionsverhaltens bzw. des elektronischen Übertragungsverhaltens untersucht und kalibriert werden. Sind diese Größen bekannt, kann das Meßsystem zur Bestimmung der Tropfengrößen bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten mit bekanntem relativen komplexen Brechungsindex m eingesetzt werden.In the polarization Mie technique, the scattered light signal of a drop or drop collective, which is polarized perpendicularly and in parallel with respect to the scattering plane, is detected separately from one another at one point in time. The measuring principle is based on the different dependence of the scattered light intensities polarized parallel and perpendicular to the scattering plane on the drop size to be determined. Fig. 1 illustrates the different dependencies of the intensities of both scattered light components on the drop size for a water spray. The intensity of the scattered light polarized parallel to the scattering plane is directly proportional to the drop diameter, while the intensity profile of the perpendicularly polarized scattering component shows a quadratic dependence [4]. The ratio of vertically and parallel polarized scattered light intensity, the so-called polarization ratio γ, thus depends linearly on the drop diameter, but not on the intensity of the incident light. Accordingly, with this method the size of the drops in a spray jet can be determined without calibration, since the formation of the polarization ratio enables the elimination of a number of structure constants of the measuring system. Only the optical components used in the measuring system (e.g. lenses, beam splitters, polarizers) and electronic components (e.g. CCD chip, image processing card) must be examined and calibrated before use with regard to the transmission and reflection behavior or the electronic transmission behavior will. If these sizes are known, the measuring system can be used to determine the drop sizes in the atomization of liquids with a known relative complex refractive index m.

Der Verlauf des Polarisationsverhältnisses kann anhand theoretischer Gleichungen berechnet werden. Die Tropfengröße wird dann durch Vergleich des gemessenen Polarisationsverhältnisses mit dem über einen breiten Tropfengrößenbereich berechneten γ-Verlauf bestimmt. Die Streuung von monochromatischem, ebenem, linear polarisiertem Licht an sphärischen, homogenen Teilchen wird durch die Mie-Theorie beschrieben [4-7].The course of the polarization ratio can be calculated using theoretical equations become. The drop size is then measured by comparing the Polarization ratio with that calculated over a wide drop size range γ course determined. The scattering of monochromatic, flat, linearly polarized light spherical, homogeneous particles are described by Mie theory [4-7].

Der Mie-Streulichtprozeß zählt zu den elastischen Streulichtprozessen, d. h. die Wellenlänge λ des eingestrahlten Lichtes stimmt mit der des gestreuten Lichtes überein. Ist der relative komplexe Brechungsindex m eines Tropfens mit dem Durchmesser D bekannt, so können die parallel und senkrecht polarisierten Streulichtleistungen des Tropfens für Licht mit der Wellenlänge λ unter einem Streuwinkel θ berechnet werden:
The Mie scattered light process is one of the elastic scattered light processes, ie the wavelength λ of the incident light coincides with that of the scattered light. If the relatively complex refractive index m of a drop with the diameter D is known, the parallel and perpendicularly polarized scattered light powers of the drop for light with the wavelength λ can be calculated under a scattering angle θ:

Ps,i(D) = I0,jCij(m,D,λ,θ) (1)
P s, i (D) = I 0, j C ij (m, D, λ, θ) (1)

Ps ist die Leistung des gestreuten Lichtes und I0 die Intensität des eingestrahlten monochromatischen, ebenen Lichtes. Die Indizes i,j beziehen sich auf den Polarisationszustand des eingestrahlten und gestreuten Lichtes. Cij wird als Streuquerschnitt des Tropfens bezeichnet. P s is the power of the scattered light and I 0 is the intensity of the incident monochromatic, flat light. The indices i, j relate to the polarization state of the incident and scattered light. C ij is called the scattering cross section of the drop.

Das Polarisationsverhältnis γ berechnet sich daraus zu
The polarization ratio γ is calculated from this

Der Verlauf der Streulichtleistungen über der Tropfengröße ist bei Streuung von monochromatischem Licht für nicht- oder schwachabsorbierende Substanzen hochresonant (Abb. 1). Das berechnete Polarisationsverhältnis ist demzufolge keine streng monoton wachsende Funktion vom Tropfendurchmesser, weshalb durch Messung von γ eines einzelnen Tropfens seine Größe nicht eindeutig bestimmt werden kann. Da die Streulichtleistung neben dem relativen komplexen Brechungsindex m eine Funktion von Teilchengröße D, Wellenlänge λ und Streuwinkel θ ist, existieren grundsätzlich drei unterschiedliche Möglichkeiten, den Verlauf des Polarisationsverhältnisses zu mitteln, um eine eindeutige Zuordnung von Polarisationsverhältnis und Tropfendurchmesser zu ermöglichen:
The course of the scattered light output over the drop size is highly resonant when scattering monochromatic light for non- or weakly absorbing substances ( Fig. 1). The calculated polarization ratio is therefore not a strictly monotonically increasing function of the drop diameter, which is why its size cannot be clearly determined by measuring γ of an individual drop. Since the scattered light output is a function of particle size D, wavelength λ and scattering angle θ in addition to the relative complex refractive index m, there are basically three different ways of averaging the course of the polarization ratio in order to enable a clear assignment of polarization ratio and drop diameter:

  • 1. Das Streulichtsignal der Tropfen wird innerhalb eines weiten Streuwinkelbereiches detektiert.1. The scattered light signal of the drops is within a wide scattering angle range detected.
  • 2. Es wird das Polarisationsverhältnis γ einer Tropfengrößenverteilung bestimmt. Diese Methode erlaubt die Bestimmung des mittleren Tropfendurchmessers der Verteilung, wenn die Breite der angenommenen Verteilungsfunktion bekannt ist.2. The polarization ratio γ of a drop size distribution is determined. This Method allows the determination of the mean drop diameter of the distribution, if the width of the assumed distribution function is known.
  • 3. Die Streuteilchen im Meßvolumen werden mit breitbandigem Licht angeregt. Das Streulicht weist dieselbe spektrale Verteilung wie das eingestrahlte Licht auf. Die Tropfengröße von individuellen Tropfen im Lichtstrahl kann bestimmt werden.3. The scattering particles in the measuring volume are excited with broadband light. The stray light has the same spectral distribution as the incident light. The drop size from individual drops in the light beam can be determined.

Die Polarisations-Mie-Technik als Werkzeug zur Bestimmung von Tropfengrößen in Zweiphasen-Strömungen wurde bereits in der Literatur diskutiert [8-13]:The polarization Mie technique as a tool for determining drop sizes in Two-phase flows have already been discussed in the literature [8-13]:

In Refs. [8-9] sind Möglichkeiten beschrieben, wie das Polarisationsverhältnis von Tropfengrößenverteilungen punktuell innerhalb eines weiten Streuwinkelbereiches gemessen werden kann. Eine lokale Auflösung der Tropfengrößen im Spraystrahl erfordert jedoch im Vergleich zu zweidimensionalen Meßverfahren einen hohen zeitlichen Aufwand. In Refs. [8-9] describes ways in which the polarization ratio of Droplet size distributions measured point-wise within a wide range of scattering angles can be. Local resolution of the drop sizes in the spray jet, however, requires Compared to two-dimensional measuring methods, it takes a lot of time.  

In Refs. [10-12] wird die Glättung des resonanten γ-Verlaufs dadurch erzielt, daß die Streuteilchen mit Licht, das eine breite spektrale Verteilung (FWHM = 16 nm) aufweist, angeregt werden. Der gemittelte Verlauf des Polarisationsverhältnisses ist streng monoton, wodurch eine eindeutige Zuordnung von Polarisationsverhältnis und Tropfendurchmesser ermöglicht wird. Durch dieses Verfahren kann die Tropfengröße einzelner Tropfen bestimmt werden. So ermöglicht beispielsweise die Verwendung einer gepulsten monochromatischen Lichtquelle mit kurzer Pulsdauer (z. B. Nd : YAG-Laser) als Pumplaser eines breitbandigen Farbstofflasers die Detektion der in der Lichtebene befindlichen Tropfen zu einem festen Zeitpunkt. Eine zeitlich und räumlich hochaufgelöste Messung der Tropfengrößen im zweidimensionalen Raum ist möglich. Der Meßfehler ist mit ±10% angegeben. Diese Methode erfordert jedoch gegenüber Streulichtmessungen mit monochromatischer Strahlungsquelle einen aufwendigen Meßaufbau, da zusätzlich zur Detektion des Streulichtsignals simultan das Intensitätsprofil sowie die spektrale Verteilung des Laserlichtes bestimmt werden müssen.In Refs. [10-12] the smoothing of the resonant γ curve is achieved in that the Scattering particles with light that has a broad spectral distribution (FWHM = 16 nm), be stimulated. The average course of the polarization ratio is strictly monotonous, whereby a clear assignment of polarization ratio and drop diameter is made possible. The drop size of individual drops can be determined by this method become. For example, the use of a pulsed monochromatic Light source with a short pulse duration (e.g. Nd: YAG laser) as the pump laser of a broadband Dye laser the detection of the drops in the light plane to a solid Time. A temporally and spatially high-resolution measurement of the drop sizes in the two-dimensional space is possible. The measurement error is specified as ± 10%. This method however requires compared to scattered light measurements with a monochromatic radiation source a complex measurement setup, since in addition to the detection of the scattered light signal Intensity profile and the spectral distribution of the laser light must be determined.

Von Ryan et al. [13] wird die Mittelung des Polarisationsverhältnisverlaufs in der Art durchgeführt, daß das Polarisationsverhältnis einer zugrundegelegten Tropfengrößenverteilung gemessen wird. Verschiedene empirische und mathematische Verteilungsfunktionen werden auf ihre Eignung, die real existierenden Verhältnisse zu beschreiben, hin untersucht. Die Bestimmung des mittleren Tropfendurchmessers ist jedoch nur dann möglich, wenn die Breite der angenommenen Verteilung bekannt ist, da der Verlauf des Polarisationsverhältnisses einer Tropfengrößenverteilung eine Funktion des mittleren Tropfendurchmessers und der Breite der Verteilung ist. Bei dem in Ref. [13] beschriebenen Verfahren wird die unbekannte Breite der Tropfengrößenverteilung mit Hilfe eines PDA-Systems bestimmt. Hierzu wird an verschiedenen Punkten im Flüssigkeitsspraystrahl die Tropfengrößenverteilung gemessen und durch Anpassung der zugrundegelegten Verteilungsfunktion an die gemessene Verteilung die unbekannte Verteilungsbreite bestimmt. Diese Methode erfordert einen hohen zeitlichen und apparativen Aufwand, um eine räumliche Auflösung der Tropfengrößen zu erhalten, da zusätzlich zu den Polarisationsverhältnis-Messungen PDA-Messungen an einer Vielzahl von Punkten im Spray durchgeführt werden müssen.By Ryan et al. [13] the averaging of the polarization ratio curve in Art performed that the polarization ratio of an underlying drop size distribution is measured. Different empirical and mathematical distribution functions will be examined for their suitability to describe the real existing conditions. The However, the average droplet diameter can only be determined if the width the assumed distribution is known since the course of the polarization ratio is one Drop size distribution is a function of the mean drop diameter and the width of the Distribution is. In the method described in Ref. [13], the unknown width of the Drop size distribution determined using a PDA system. To do this, on The drop size distribution is measured at various points in the liquid spray jet and by adapting the underlying distribution function to the measured distribution unknown distribution width determined. This method requires a high time and equipment effort to obtain a spatial resolution of the drop sizes, because in addition to the polarization ratio measurements PDA measurements on a variety of Points in the spray must be performed.

Ausgehend von einem Versuchsaufbau, wie er z. B. auch in Ref. [13] vorgestellt wird, beruht die Erfindung auf der simultan mit der eigentlichen Messung möglichen und so realisierten Bestimmung der Verteilungsbreite der zugrundezulegenden Verteilungsfunktion. Eine zusätzliche Messung mit anderen Meßverfahren (z. B. PDA, Malvern-Technik), mit welchen die zeitgemittelte Tropfengrößenverteilung direkt gemessen werden kann, ist im Gegensatz zu Ref. [13] hier nicht mehr notwendig. Voraussetzung für die Bestimmung der zunächst unbekannten Verteilungsbreite ist die lokal hochaufgelöste Messung der parallel und senkrecht bezüglich der Streuebene polarisierten Intensitäten des Streulichts, d. h. auf den für beide Komponenten detektierten Streulichtbildern müssen die belichteten Kamerapixel eindeutig individuellen Tropfen zugeordnet werden können. Es läßt sich somit für jeden detektierten Tropfen das entsprechende Polarisationsverhältnis bestimmen, und zwar auf zwei unterschiedliche Arten:
Based on an experimental setup such as B. is also presented in Ref. [13], the invention is based on the determination of the distribution width of the distribution function to be used which is possible and thus implemented simultaneously with the actual measurement. In contrast to Ref. [13], an additional measurement with other measurement methods (e.g. PDA, Malvern technique) with which the time-averaged droplet size distribution can be measured directly is no longer necessary. A prerequisite for the determination of the initially unknown distribution width is the locally high-resolution measurement of the intensities of the scattered light polarized parallel and perpendicular with respect to the scattering plane, that is to say that the exposed camera pixels must be clearly assignable to individual drops on the scattered light images detected for both components. The corresponding polarization ratio can thus be determined for each drop detected, in two different ways:

  • 1. Es wird der Mittelwert des Polarisationsverhältnisses aller im Untersuchungsvolumen detektierten N Tropfen bestimmt nach
    1. The mean value of the polarization ratio of all N drops detected in the examination volume is determined according to
  • 2. Das Polarisationsverhältnis wird aus dem Verhältnis der senkrecht und parallel polarisierten Streulichtleistungen aller detektierten Tropfen bestimmt mit
    2. The polarization ratio is determined from the ratio of the vertically and parallel polarized stray light powers of all detected drops

Durch Vergleich der nach den Gleichungen (3) und (4) berechneten Polarisationsverhältnisse kann die gesuchte Breite der untersuchten Tropfengrößenverteilung bestimmt werden. γvert,10 und γvert,21 haben aufgrund der Fluktuationen in den Verläufen der Streulichtintensitäten unterschiedliche Werte. Sie nehmen daher bei einer gegebenen Tropfengrößenverteilung mit bestimmten mittleren Durchmesser und Breite charakteristische Werte an. Mit breiter werdender Verteilung steigt die Differenz der mit beiden Methoden berechneten γ-Werte. Abb. 2 verdeutlicht am Beispiel einer Verteilung von Wassertropfen diesen Unterschied anhand theoretisch berechneter Kurven von γvert,10 und γvert,21 für eine logarithmisch normalverteilte Tropfengrößenverteilung. Kann eine Zweiphasen-Strömung durch eine Verteilungsfunktion mit zwei Variablen beschrieben werden, so erlaubt die Erfindung durch Messung der Polarisationsverhältnisse γvert,10 und γvert,21 der Tropfenverteilung die Bestimmung dieser unbekannten Größen.By comparing the polarization ratios calculated according to equations (3) and (4), the searched width of the examined drop size distribution can be determined. γ vert, 10 and γ vert, 21 have different values due to the fluctuations in the courses of the scattered light intensities. They therefore assume characteristic values for a given drop size distribution with a certain average diameter and width. As the distribution becomes wider, the difference between the γ values calculated with both methods increases. Fig. 2 illustrates this difference using the example of a distribution of water drops using theoretically calculated curves of γ vert, 10 and γ vert, 21 for a logarithmically normally distributed drop size distribution. If a two-phase flow can be described by a distribution function with two variables, the invention allows the measurement of the polarization ratios γ vert, 10 and γ vert, 21 of the drop distribution to determine these unknown quantities.

Die Methode läßt sich für jede beliebige Verteilungsfunktion mit zwei Variablen (z. B. charakteristischer Durchmesser und Standardabweichung) anwenden.The method can be used for any distribution function with two variables (e.g. characteristic diameter and standard deviation).

Im folgenden wird beispielhaft der Einsatz des hier vorgestellten neuartigen Verfahrens an einem mit einer Zweistoffdüse zerstäubten Wassersprays dargestellt. Dazu wird ein Aufbau nach Abb. 3 verwendet.In the following, the use of the novel method presented here is exemplified on a water spray atomized with a two-substance nozzle. A structure according to Fig. 3 is used for this.

Als Lichtquelle dient ein frequenzverdoppelter Nd: YAG-Laser mit einer Wellenlänge von γ = 532 nm und einer Pulsdauer von ca. 10 ns. Die Verwendung einer Verzögerungsplatte ermöglicht es, die lineare Polarisation auf 45° bezüglich der Streuebene des Laserlichtes zu drehen. Das Laserlicht wird mit einer Kombination von optischen Linsen zu einem Lichtschnitt beliebiger Höhe und Dicke geformt und durch die Achse des Spraystrahles gelenkt. Das Streulichtsignal der in der Meßebene befindlichen Tropfen wird unter einem Winkel von 90° zur Ausbreitungsrichtung des Laserlichtes detektiert. Mit einem Strahlteiler, der ein 1 : 1 Reflexions-Transmissions-Verhältnis aufweist, wird das Streulicht auf zwei CCD-Kameras abgebildet. Den Kameraobjektiven vorgelagerte Polarisatoren ermöglichen die Detektion des senkrecht bzw. parallel zur Streuebene polarisierten Streulichtes zum selben Zeitpunkt.A frequency-doubled Nd: YAG laser with a wavelength of γ = 532 nm and a pulse duration of approx. 10 ns. The use of a delay plate enables the linear polarization to be 45 ° with respect to the scattering plane of the laser light rotate. The laser light becomes a light section with a combination of optical lenses any height and thickness shaped and directed by the axis of the spray jet. The Scattered light signal of the drops located in the measuring plane is at an angle of 90 ° detected to the direction of propagation of the laser light. With a beam splitter that is a 1: 1 Reflection-transmission ratio, the scattered light on two CCD cameras pictured. Polarizers in front of the camera lenses enable the detection of the Scattered light polarized perpendicularly or parallel to the scattering plane at the same time.

Entsprechend der Erfindung liefert der Vergleich von den nach Gleichungen (3) und (4) berechneten Polarisationsverhältnisse der Verteilung (Abb. 2) und den gemessenen γvert,10 und γvert,21 die für die gewählte Verteilungsfunktion charakteristischen Werte (mittlerem Durchmesser und Verteilungsbreite). Eine zusätzliche Messung mit einer anderen Technik (z. B. PDA, Malvern) ist nicht mehr notwendig, wodurch zur Quantifizierung des vorhandenen Tropfengrößenspektrums ein geringer zeitlicher und apparativer Aufwand nötig ist.According to the invention, the comparison of the polarization ratios of the distribution ( Fig. 2) calculated according to equations (3) and (4) and the measured γ vert, 10 and γ vert, 21 provides the values characteristic for the selected distribution function (average diameter and distribution width ). An additional measurement with another technique (e.g. PDA, Malvern) is no longer necessary, which means that a small amount of time and equipment is required to quantify the existing droplet size spectrum.

Aufgrund der zeitlich hochaufgelösten Bestimmung der Tropfengrößen eignet sich die Polarisations-Mie-Technik besonders für die Charakterisierung von instationären Zweiphasen-Strö­ mungsprozessen, z. B. der Flüssigkeitszerstäubung in verfahrens- und verbrennungstechnischen Systemen. Due to the time-resolved determination of the drop sizes, the Polarization Mie technology especially for the characterization of unsteady two-phase currents tion processes, e.g. B. the liquid atomization in process and combustion systems.  

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Claims (3)

1. Verfahren zur kalibrationsfreien Messung der Tropfengrößen und der Tropfengrößenverteilung in Zweiphasen-Strömungen, bei dem simultan zweidimensional (eben) lokal und zeitlich hochaufgelöst die senkrecht und parallel zur Streuebene polarisierten Signalanteile des Streulichtes der Tropfen im Untersuchungsbereich mit zwei geeigneten Detektoren zum selben Zeitpunkt getrennt voneinander aufgenommen und in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden. Durch Vergleich des Signalverhältnisses mit berechneten Kurven können Tropfengrößen und deren Verteilung bestimmt werden. Dabei wird ohne Einsatz zusätzlicher Meßtechniken der mittlere Durchmesser und die Verteilungsbreite einer beliebig zugrundezulegenden Verteilungsfunktion bestimmt.1. Procedure for the calibration-free measurement of drop sizes and Drop size distribution in two-phase flows, with simultaneous two-dimensional (evenly) locally and temporally high-resolution those polarized perpendicularly and parallel to the scattering plane Signal components of the scattered light of the drops in the examination area with two suitable ones Detectors recorded separately at the same time and in a ratio to be put to each other. By comparing the signal ratio with calculated curves drop sizes and their distribution can be determined. It is without commitment additional measuring techniques the average diameter and the distribution width of any distribution function to be used. 2. Vorrichtung zur zweidimensional lokal und zeitlich hochaufgelösten und simultanen Bestimmung der Tropfengröße und Tropfengrößeverteilung entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1, und in Ausführung und Anlehnung an der in Abb. 3 vorgestellten Konzeption.2. Device for two-dimensionally local and temporally high-resolution and simultaneous determination of the drop size and drop size distribution according to the method of claim 1, and in execution and based on the concept presented in Fig. 3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, und Vorrichtung nach Anspruch 2 derart spezifiziert, daß sie speziell Einsatz finden in der Tropfencharakterisierung in Zweiphasen­ prozessen, z. B. der Flüssigkeitszerstäubung in chemie-, verfahrens-, strömungs- Wärme- und verbrennungstechnischen Verfahren, Prozessen und Systemen.3. The method according to claim 1, and the device according to claim 2 specified in such a way that they are used specifically in drop characterization in two phases processes, e.g. B. liquid atomization in chemical, process, flow Heat and combustion engineering processes, processes and systems.
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