СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОЙ СКОРОСТИ ПОТОКА В КАНАЛАХ Российский патент 1996 года по МПК G01P5/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле работы различного рода аэро- и гидромеханических установок.

Известен способ определения скорости потока в трубах, заключающийся в измерении перепада статического давления либо между двумя сечениями трубы широким и узким (например, трубка Вентури), либо между давлением в канале и атмосферой (сопло), при этом для определения скорости необходимо проведение тарировки [1]
Однако, данный способ предназначен для измерения абсолютных, как правило, малых скоростей, и требует наличия трубопроводов специальной формы и специальной тарировки.

Известен способ определения приведенной скорости потока, заключающийся в измерении отношений двух давлений в одном сечении: полного (заторможенного) и статического, которые измеряются с помощью специальных зондов или насадков, устанавливаемых в проходном сечении трубопроводов [2]
Расчет приведенной скорости потока производится по известной формуле газовой динамики. Использование известного способа связано с применением специальных зондов или насадков, загромождающих проходное сечение каналов и труб, что приводит к изменению профиля скоростей в исследуемом объекте и обуславливает низкую точность измерений и их сложность.

Изобретение направлено на решение такой технической задачи как уменьшение искажения течения потока в каналах и повышение достоверности измерений статического давления, а следовательно, и приведенной скорости потока.

Это достигается за счет того, что в способе определения приведенной скорости потока в каналах, основанном на измерении отношения информативных параметров, одним из которых является статическое давление, измеренное через отверстия, расположенные в плоскости, перпендикулярной продольной оси канала, в качестве второго информативного параметра используют дополнительное статическое давление, отверстия для измерения которого также расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси канала, но лежащей до или после плоскости измерения основного статического давления, а приведенную скорость λ потока в соответствующих сечениях канала определяют как
λ k показатель адиабаты;
Р₁ и Р₂ измеренные величины основного и дополнительного статического давлений, соответственно;
F₁ и F₂ площади соответствующих сечений канала.

При этом измерение дополнительного статического давления может быть осуществлено в сечении, величина площади которого лежит в диапазоне 0,93<F₂/F₁<0,97 или 1,03<F₂/F₁<1,07.

На фиг. 1, 2 показаны примеры реализации способа определения приведенной скорости потока в каналах, 1 канал, скорость потока в котором подлежит измерению; 2 отверстия для измерения основного статического давления; 3 то же, для измерения дополнительного статического давления; 4 измеритель отношения давлений; 5 вычислитель; 6 зонд для измерения статических давлений.

Способ определения приведенной скорости потока в каналах реализуется следующим образом.

При отсутствии движения потока в канале 1 статические давления, измеренные с помощью отверстий 2, 3, будут равны между собой. При увеличении скорости потока величины указанных давлений будут изменяться, причем их изменение будет происходить в разной степени в зависимости от скорости потока. Так, например, при расположении отверстий 3 в плоскости F₁, лежащей до плоскости F₂ (по направлению потока), величина дополнительного статического давления будет меньше величины основного (при дозвуковом течении) и, наоборот, при расположении отверстий 3 в плоскости F₃, лежащей после плоскости F₂, его величина будет больше основного статического давления.

Указанные давления по импульсным трубкам передаются в измеритель 4 отношения давления, выходной сигнал которого поступает в вычислитель 5, осуществляющий расчет приведенной скорости потока по указанной расчетной формуле.

Выбор величины расстояния между плоскостями измерений (см. фиг. 1) зависит от градиента изменения площади канала, диапазона изменения скорости потока и может быть осуществлен расчетным путем.

При проведении измерений в каналах переменного сечения (см. фиг. 1) проведенные экспериментальные исследования показали, что наиболее оптимальными являются расстояния, определенные в зависимости от величины площади сечения канала, т. е. лежащие в следующих диапазонах их изменения: либо 0,93<F₂/F₁<0,97, либо 1,03<F₂/F₁<1,07.

Данный способ может быть реализован и при измерениях статических давлений с помощью специального насадка 6 (фиг. 2), расположенного в проходном сечении канала. В этом случае поставленный технический результат достигается вследствие отсутствия необходимости использования насадки для измерения полного давления.

Таким образом, использование данного способа определения приведенной скорости потока в каналах позволяет осуществить построение измерительных систем различных параметров потоков, в том числе и сверхзвуковых, без применения различного рода устройств, создающих сопротивление протекающему потоку среды (насадков полного давления, термопары и т.п.).

Использование: в измерительной технике при контроле работы различного рода аэро- и гидромеханических установок. Сущность изобретения: приведенную скорость потока определяют путем определения отношения величин двух статических давлений, измеренных в двух сечениях канала, в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси, что позволяет повысить точность измерений и уменьшить вносимые в поток искажения. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОЙ СКОРОСТИ ПОТОКА В КАНАЛАХ, основанный на измерении отношений информативных параметров, одним из которых является статическое давление, измеренное в плоскости, перпендикулярной продольной оси канала, отличающийся тем, что в качестве второго информативного параметра используют дополнительное статическое давление в плоскости, перпендикулярной продольной оси канала, лежащей до или после плоскости измерения основного статического давления, причем приведенная скорость потока в соответствующих сечениях канала определяется как


где K - показатель адиабаты;
P₁ и P₂ - измеренные величины основного и дополнительного статического давлений соответственно;
F₁ и F₂ - площади соответствующих сечений канала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение дополнительного статического давления осуществляют в сечении, величина площади которого лежит или в диапазоне 0,93 < F₂ / F₁ < 0,97 или 1,03 < F₂ / F₁ < 1,07.