ГИДРОЛОТОК И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ РАБОЧУЮ ЧАСТЬ ГИДРОЛОТКА Российский патент 2011 года по МПК G01M10/00 

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики и предназначено для определения расхода жидкости в рабочей части гидролотка с эжекторным побуждением жидкости.

Известен гидролоток, содержащий корпус с входной и рабочей камерами, боковыми каналами рециркуляции с расположенными в них эжекторами и регулирующее устройство стока, в котором дно корпуса имеет лемнискатный переход т-входной камеры в рабочую камеру [Ханжоков В.И. и др. Гидролоток с эжекторным побуждением. Сб. Промышленная аэродинамика, №15. М.: Оборонгиз, 1959, с.85-91].

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка из-за наличия в нем двух замкнутых циркуляционных зон, проходящих через боковые каналы рециркуляции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидролоток, содержащий корпус с входной и рабочей камерами, боковыми каналами рециркуляции с расположенными в них эжекторами и регулирующее устройство стока [Авторское свидетельство на изобретение СССР №578576 «Гидролоток». Опубл. 30.11.77. Бюллетень №40]. В гидролотке дно корпуса имеет лемнискатный переход т-входной камеры в рабочую камеру. Гидролоток снабжен устройством синхронного перемещения и фиксации положения эжекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол, координатной сеткой с лимбом, расположенной на дне рабочей камеры, и эластичной нитью симметрии по горизонтальной оси гидролотка.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка из-за наличия в нем двух замкнутых циркуляционных зон, проходящих через боковые каналы рециркуляции.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка.

Для исключения указанного недостатка в гидролотке, содержащем корпус со входной и выходной камерами, образованном нижним плоским днищем и установленными на нем двумя боковыми стенками, входной и выходной торцевыми стенками, верхнее днище, установленное над нижним плоским днищем с зазором в выходной части, два боковых канала рециркуляции, образованные соответствующими частью верхнего днища, боковой и разделительной стенками, рабочую часть, расположенную между входной и выходной камерами и ограниченную плоской частью верхнего днища и двумя разделительными стенками, трубопровод для заполнения контура жидкостью, эжекторы, установленные в боковых каналах рециркуляции и подключенные к соответствующим подводящим трубопроводам, регулирующее устройство стока, расположенное в выходной камере на продольной оси симметрии рабочей части и установленное на входе в отводящий трубопровод с возможностью вертикального перемещения и изменения положения верхней торцевой части относительно верхнего днища, приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол и выравнивающее устройство, размещенное на входе в рабочую часть, причем верхнее днище имеет лемнискатный переход из входной камеры в рабочую часть и горизонтальную ориентацию в рабочей части предлагается:

- гидролоток дополнительно снабдить, по меньшей мере, одним расходомерным устройством, двумя плоскими продольными вставками, по меньшей мере, одной плоской поперечной вставкой, устанавливаемой при наличии вылета верхней торцевой части регулирующего устройства стока относительно верхнего днища, и приспособлениями для перемещения и фиксации положения соответственно продольных и поперечных вставок;

- подводящий и отводящий трубопроводы соединить соответственно со выходной и входной частями насоса;

- продольные вставки установить на верхнем днище с касанием входной торцевой стенки по обе стороны от регулирующего устройства стока и ориентировать вдоль продольной оси симметрии рабочей части;

- длину каждой продольной вставки, по меньшей мере, обеспечить равной минимальному расстоянию между входной торцевой стенкой и боковой торцевой частью разделительной стенки;

- высоту продольных вставок выполнить больше высоты уровня жидкости в рабочей части;

- плоскую поперечную вставку изготовить одинаковой высоты, расположить ниже уровня жидкости и установить вертикально в выходной камере на верхнем днище параллельно входной торцевой стенке перед регулирующим устройством стока со стороны рабочей части.

В частных случаях исполнения гидролотка предлагается:

- расходомерное устройство установить в отводящем трубопроводе или на каждом подводящем трубопроводе до эжектора;

- в качестве расходомерного устройства использовать крыльчатый водосчетчик типа ВСКМ-25 или ЕТК;

- в качестве выравнивающего устройства использовать сетки;

- в качестве выравнивающего устройства применять, по меньшей мере, одну систему плоских вертикальных пластин, укрепленных на приспособлении для фиксации и изменения положения вертикальных регулировочных вертикальных пластин путем поворота относительно продольной оси симметрии рабочей части и(или) изменения расстояния между смежными регулировочными пластинами;

- боковые торцевые части поперечной вставки установить с одновременным касанием разделительных стенок и обращенных в сторону рабочей части боковых торцевых частей продольных вставок;

- одну поперечную вставку установить между продольными вставками, а две другие поперечные вставки разместить соответственно между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой и обеспечить одинаковую высоту трех поперечных вставок;

- в местах касания нижних оснований продольных и поперечных вставок с верхним днищем, боковых торцевых частей продольных вставок со входной торцевой стенкой и боковой поверхностью поперечной вставки, боковых торцевых частей поперечных вставок с боковыми поверхностями разделительных стенок и продольных вставок обеспечить герметичность;

- средние части отводящего и подводящего трубопроводов соединить между собой байпасным трубопроводом, оснащенным регулятором расхода;

- к байпасному трубопроводу присоединить сливной трубопровод, оснащенный регулятором расхода;

- отводящий и подводящие трубопроводы оснастить регуляторами расхода.

Известен способ определения расхода воды в потоках [Патент на изобретение СССР №15127. Кл. 42 с, 40. Опубликовано 30.04.1930]. В известном способе на дно потока опускают резервуар, наполненный газом, который выпускают в виде пузырька, наблюдают время, протекшее от момента выпуска пузырька из резервуара до его появления на поверхности потока, измеряют расстояние от места появления пузырька газа до места опускания резервуара и глубину опускания последнего и, пользуясь полученными данными, по соответствующей формуле с введением требуемых поправок вычисляют расход воды.

Недостатком известного способа является относительно низкая точность определения расхода воды в потоке при наличии неравномерного профиля скорости в нем.

Известен способ измерения скорости течения в открытых потоках [А.с. СССР №45446. Кл. 42 о, 15; 42 с, 40. Опубликовано 31.12.1935]. В известном способе жидкость с поплавками прокачивают через проточную часть канала, измеряют моменты времени контакта контактных стерженьков, расположенных на поплавке, с проволоками, натянутыми перпендикулярно к направлению течения и параллельно друг другу и соединенными с одним из полюсов электрической сети, измеряют моменты времени означенных соприкосновений и определяют скорость потока.

Недостатком известного способа является относительно низкая точность определения расхода воды в потоке из-за того, что при определении расхода воды используется скорость движения воды в верхней части потока, которая при наличии неравномерности профиля скорости не соответствует его средней скорости.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ определения расхода жидкости в проточной части русла [А.с. СССР №420724. М. Кл. Е02В 1/02. Заявка №1708924/29-14. Заявлено 28.10.1971. Опубликовано 25.03.1974. Бюллетень №11]. Способ включает прокачку воды через проточную часть русла, создание разности уровня воды перед и за дросселирующим устройством, измерение величины перепада уровня воды на дросселирующем устройстве и определение расхода воды по измеренной величине перепада уровня воды.

Недостатком указанного способа является то, что в результате стеснения потока дросселирующим устройством профиль скорости воды за дросселирующим устройством является нестабилизированным и(или) неравномерным, что приводит к снижению точности определения расхода воды через русло.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка.

Для исключения указанных недостатков в способе определения расхода жидкости через рабочую часть гидролотка предлагается:

- предварительно заполнить жидкостью через трубопровод для заполнения контура жидкостью проточной части гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов, байпасного, подводящего и отводящего трубопроводов и насоса;

- подавать жидкость посредством насоса из подводящих трубопроводов через эжекторы в боковые каналы рециркуляции;

- последовательно прокачивать жидкость через боковые каналы рециркуляции, входную камеру, рабочую часть и выходную камеру;

- одновременно отводить жидкость из выходной камеры через зазоры между боковой торцевой частью разделительной стенки и входной торцевой стенкой и через регулируемое устройство стока жидкости;

- обеспечивать равномерный профиль скорости потока жидкости, по меньшей мере, на входе в выходную камеру с помощью выравнивающего устройства;

- перемещать продольные пластины вдоль входной торцевой стенки и фиксировать их в таком положении, при котором поток жидкости в рабочей части вплоть до продольных вставок течет вдоль ее продольной оси симметрии;

- перемещать и фиксировать положения эжекторов, продольных и поперечных вставок соответственно с помощью приспособлений для перемещения и фиксации положений эжекторов, продольных и поперечных вставок;

- измерять показания используемых расходомерных устройств;

- определять массовый расход жидкости через расходомерное устройство;

- измерять температуру потока жидкости;

- определять плотность потока жидкости;

- определять массового расхода жидкости через рабочую часть по приближенному соотношению с учетом массового расхода жидкости через расходомерные устройства, ширины зазоров между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой и между продольными вставками.

В частных случаях реализации способа предлагается:

- при использовании двух расходомерных устройств массовый расход жидкости через расходомерные устройства определять путем суммирования массовых расходов жидкости через них;

- при использовании в качестве расходомерного устройства крыльчатого водосчетчика измерять время прокачки жидкости через расходомерное устройство, соответствующий показанию расходомерного устройства объем прокачиваемой через него жидкости, а массовый расход жидкости через эжектор определять по соотношению с учетом объема жидкости, прокачиваемой через расходомерное устройство, плотности прокачиваемой жидкости и времени прокачки жидкости через расходомерное устройство.

На фигуре 1 представлен общий вид гидролотка; на фигурах 2 и 3 - вид на гидролоток сверху и его продольное осевое сечение; на фигуре 4 - гидравлическая схема подачи жидкости в гидролоток и отвода ее из него. На фигурах 1-4 приняты следующие обозначения: 1 - байпасный трубопровод; 2 - боковой канал рециркуляции; 3 - входная камера; 4 - входная торцевая стенка корпуса; 5 - выравнивающее устройство; 6 - выходная камера; 7 - выходная торцевая стенка корпуса; 8 - верхнее днище; 9 - насос; 10 - отводящий трубопровод; 11 - подводящий трубопровод; 12 -поперечная вставка; 13 - продольная вставка; 14 - рабочая часть; 15 - расходомерное устройство; 16 - регулирующее устройство стока; 17 - регулятор расхода жидкости; 18 - сливной трубопровод; 19 - разделительная стенка; 20 - трубопровод для заполнения контура; 21 - эжектор; 22 - боковая стенка; 23 - нижнее плоское днище.

Гидролоток содержит корпус со входной 3 и выходной 6 камерами, боковой канал рециркуляции 2, выравнивающее устройство 5, насос 9, две продольные вставки и, по меньшей мере, одну поперечную вставку 12, трубопровод 20 для заполнения контура, подводящий 11, отводящий 10, сливной 18 и байпасный 1 трубопроводы, по меньшей мере, одно расходомерное устройство 15, регуляторы расхода жидкости 17, эжекторы 21, приспособления для перемещения и фиксации положения эжекторов 21, продольных 13 и поперечных 12 вставок и регулирующее устройство стока 16.

Корпус образован нижним плоским днищем 23 и установленными на нем двумя боковыми стенками 22, входной 4 и выходной 7 торцевыми стенками.

Верхнее днище 8 установлено над нижним плоским днищем 23 с зазором в выходной части.

В пределах корпуса расположены рабочая часть 14, входная 3 и выходная 6 камеры и два боковых канала рециркуляции 2.

Боковые каналы рециркуляции 2 образованы соответствующими частью верхнего днища 8, боковой 22 и разделительной 19 стенками.

Эжекторы 21 установлены в боковых каналах рециркуляции 2 и подключены к соответствующим подводящим трубопроводам 11.

Регулирующее устройство стока 16 расположено в выходной камере 6 на продольной оси симметрии рабочей части 14 и установлено на входе в отводящий трубопровод 10. Регулирующее устройство стока 16 имеет возможность вертикального перемещения и изменения положения верхней торцевой части относительно верхнего днища 8.

Приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов 21 позволяет обеспечивать необходимые их перемещения и положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол.

Выравнивающее устройство 5 размещено на входе в рабочую часть 14.

Верхнее днище 8 имеет лемнискатный переход из входной камеры в рабочую часть 14 и горизонтальную ориентацию в рабочей части 14.

Подводящий 11 и отводящий 10 трубопроводы соединены соответственно со выходной и входной частями насоса 9.

На верхнем днище 8 с касанием входной торцевой стенки 4 по обе стороны от регулирующего устройства стока 16 вдоль продольной оси симметрии рабочей части 14 установлено по одной продольной вставке 13.

Длина продольных вставок 13 равна, по меньшей мере, минимальному расстоянию между входной торцевой стенкой 4 и торцевой частью соответствующей разделительной стенки 19.

Высота продольных вставок 13 превышает высоту уровня жидкости в рабочей части 14.

Поперечную вставку 12 устанавливают при наличии вылета верхней торцевой части регулирующего устройства стока 16 относительно верхнего днища 8. Плоская поперечная вставка 12 имеет одинаковую высоту, расположена ниже уровня жидкости и установлена вертикально в выходной камере 6 на верхнем днище 8 параллельно входной торцевой стенке 4 перед регулирующим устройством стока 16 со стороны рабочей части 14.

В частных случаях исполнения гидролотка имеют место следующие технические решения.

Расходомерное устройство 15 установлено в отводящем трубопроводе 10 или на каждом подводящем трубопроводе 11 до эжектора 21.

В качестве расходомерного устройства 15 используют крыльчатый водосчетчик типа ВСКМ-25 или ЕТК.

В качестве выравнивающего устройства 5 либо используют сетки либо применяют, по меньшей мере, одну систему плоских вертикальных пластин, укрепленных на приспособлении для фиксации и изменения их положения путем поворота относительно продольной оси симметрии рабочей части и(или) изменения расстояния между смежными регулировочными пластинами.

Боковые торцевые части поперечной вставки 12 установлены с одновременным касанием разделительных стенок 19 и обращенных в сторону рабочей части 14 боковых торцевых частей продольных вставок 13.

Одна поперечная вставка 12 установлена между продольными вставками 13, а две другие поперечные вставки 12 размещены соответственно между соответствующими разделительной стенкой 19 и продольной вставкой 13, а все три поперечные вставки 12 выполнены одинаковой высоты.

В местах касания нижних оснований продольных 13 и поперечных 12 вставок с верхним днищем 8, боковых торцевых частей продольных вставок 13 с боковыми поверхностями входной торцевой стенки 4 и поперечной 12 вставки, боковых торцевых частей поперечных вставок 12 с боковыми поверхностями разделительных стенок 19 и продольных вставок 13 обеспечена герметичность.

Средние части отводящего 10 и подводящего 11 трубопроводов соединены между собой байпасным трубопроводом 1, оснащенным регулятором расхода 17.

К байпасному трубопроводу 1 присоединен сливной трубопровод 18, оснащенный регулятором расхода 17.

Отводящий 10 и подводящие 11 трубопроводы оснащены регуляторами расхода 17.

Гидролоток работает следующим образом.

Проточную часть гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов 21, насоса 9, байпасного 1, подводящего 11 и отводящего 10 трубопроводов предварительно через трубопровод для заполнения контура 20 заполняют жидкостью.

Жидкость посредством насоса 9 из подводящих трубопроводов 11 через эжекторы 21 подают в боковые каналы рециркуляции 2.

Жидкость последовательно прокачивают через боковые каналы рециркуляции 2, входную камеру 3, рабочую часть 14 и выходную камеру 6.

Из выходной камеры 3 жидкость одновременно отводят через зазоры между боковыми торцевыми частями стенок 19 боковых каналов рециркуляции 2 и входной торцевой стенкой корпуса 4 и через регулируемое устройство стока жидкости 16.

С помощью выравнивающего устройства 5, по меньшей мере, на входе в выходную камеру 6 обеспечивают равномерный профиль скорости потока жидкости.

Перемещают продольные вставки 13 вдоль входной торцевой стенки 4 корпуса и фиксируют такое их положение, при котором поток жидкости в рабочей части 14 вплоть до продольных вставок 13 течет вдоль ее продольной оси.

Отвод жидкости из проточной части гидролотка и связанных с ним элементов гидравлического контура выполняют через сливной трубопровод 18.

Установка продольных 13 и поперечных 12 вставок на верхнем днище 8, изменение и фиксация их положения позволяют разделить поток жидкости, поступающей на вход насоса 9 (потоки жидкости, выходящие из эжекторов в боковые каналы рециркуляции 2), от потоков жидкости, участвующих в циркуляционном движении в пределах проточной части гидролотка, и создать условия для определения массовых расходов жидкости, относящиеся к каждому из указанных типов потоков, без существенного воздействия конструктивными элементами на гидродинамику рабочей части 14.

Способ определения расхода жидкости через рабочую часть гидролотка включает следующие операции.

Проточную часть гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов 21, насоса 9, байпасного 1, подводящего 11 и отводящего 10 трубопроводов предварительно через трубопровод для заполнения контура 20 заполняют жидкостью.

Жидкость посредством насоса 9 из подводящих трубопроводов 11 через эжекторы 21 подают в боковые каналы рециркуляции 2.

Жидкость последовательно прокачивают через боковые каналы рециркуляции 2, входную камеру 3, рабочую часть 14 и выходную камеру 6.

Из выходной камеры 3 жидкость одновременно отводят через зазоры между боковыми торцевыми частями стенок 19 боковых каналов рециркуляции 2 и входной торцевой стенкой корпуса 4 и через регулируемое устройство стока жидкости 16.

С помощью выравнивающего устройства 5, по меньшей мере, на входе в выходную камеру 6 обеспечивают равномерный профиль скорости потока жидкости.

Перемещают продольные вставки 13 вдоль входной торцевой стенки 4 корпуса и фиксируют такое их положение, при котором поток жидкости в рабочей части 14 вплоть до продольных вставок 13 течет вдоль ее продольной оси

Перемещение и фиксацию положений эжекторов 21, продольных 13 и поперечных 12 вставок выполняют соответственно с помощью приспособлений для их перемещения и фиксации.

Измеряют показания используемых расход омерных устройств 15.

Определяют массовый расхода жидкости через эжекторы 21.

Измеряют температуру потока жидкости и определяют ее плотность.

Массовый расход жидкости через рабочую часть 14 определяют по приближенному соотношению:

где М - массовый расход жидкости через рабочую часть 14, кг/с; М_р - массовый расход жидкости через расходомерное устройство 15, кг/с; δ - ширина зазора между элементами конструкции гидролотка, м; нижние индексы «1» и «2» соответствуют первому и второму зазорам между соответствующими разделительной стенкой 19 и продольной вставкой 13; нижний индекс «о» соответствует зазору между продольными вставками 13.

В частных случаях реализации способа предусмотрено следующее.

При использовании двух расходомерных устройств 15 массовый расход жидкости через расходомерные устройства 15 определяют путем суммирования массовых расходов жидкости через них.

При использовании в качестве расходомерного устройства 15 крыльчатого водосчетчика измеряют время прокачки жидкости через него, соответствующий показанию расходомерного устройства 15 объем прокачиваемой через него жидкости, а массовый расход жидкости через расходомерное устройство 15 определяют по соотношению:

где М - массовый расход жидкости через расходомерное устройство 15, кг/с; V - объем жидкости, прокачиваемый через расходомерное устройство 15, м³; ρ - плотность прокачиваемой жидкости, кг/м³; τ - время прокачки жидкости через расходомерное устройство 15, сек.

Пример конкретного выполнения устройства

В боковых каналах рециркуляции 2 установлено по одному эжектору 21. Диаметр выходной части эжектора равен 18×3 мм.

Регулирующее устройство стока 16 выполнено в виде трубы с диаметром 110×2,5 мм.

Выравнивающее устройство 5 выполнено в виде двух рядов вертикальных пластин и расположенных на расстоянии 150 мм друг от друга. В пределах каждого ряда пластины расположены на расстоянии 50 мм друг от друга, ориентированы параллельно продольной оси рабочей части 14 и имеют высоту 300 мм. В верхней и нижней частях пластин выполнены отверстия, через которые проходят направляющие стержни.

Верхнее днище 8 в районе рабочей части 14 ориентировано горизонтально.

Перед эжекторами 21 в подводящих трубопроводах 11 установлены расходомерные устройства 15 в виде крыльчатых водосчетчиков типа ВСКМ-25.

Продольные вставки 13 выполнены идентичными и имеют следующие размеры: высоту - 180 мм, ширину - 300 мм, толщину - 4 мм. Расстояние между входной торцевой стенкой 4 и торцевой боковой частью разделительной стенки 19 равно 165 мм. Ширина рабочей части 14 составляет 750 мм. Высота боковых стенок 22, входной 4 и выходной 7 торцевых стенок равна 300 мм. Максимальное расстояние между верхним 8 и нижним днищем 23 равно 200 мм. Ширина боковых каналов рециркуляции составляет 88 мм. Длина гидролотка равна 2400 мм. Вылет регулирующего устройства стока 16 относительно верхнего днища составляет 60 мм. Поперечная вставка 12 имеет высоту 70 мм, толщину - 2 мм и длину - 740 мм. Кратчайшее расстояние от продольных вставок 13 до центра регулирующего устройства стока 16 составляет 197 мм.

Боковые торцевые части поперечной вставки 12 установлены с касанием боковых поверхностей разделительных стенок 19, свободные боковые торцевые части продольных вставок 13 - с касанием боковой поверхности торцевой вставки.

Отводящий 10 и подводящий 11 трубопроводы соединены между собой байпасным трубопроводом 1, оснащенным регулятором расхода 17.

К байпасному трубопроводу 1 присоединен сливной трубопровод 18 с регулятором расхода 17.

Подводящие трубопроводы 11 оснащены регуляторами расхода 17.

Гидродинамические характеристики проточной части гидролотка и условия проведения исследований представлены далее в примере конкретного осуществления способа.

Пример конкретного осуществления способа

При осуществлении способа используют гидролоток, конструкция которого рассмотрена ранее в примере его конкретного исполнения.

Уровень жидкости в рабочей части 14 составляет 83 мм. Суммарный массовый расход жидкости через два расходомерных устройства 15 равен 1,255 кг/с. В качестве рабочей жидкости используется вода. Температура воды в рабочей части 14 составляет 21,2°С. Суммарный массовый расход воды через два расходомерных устройства 15, полученный с использованием измеренных объемов жидкости, прокачиваемой через них, времени измерения указанных объемов и плотности воды составляет 1,255 кг/с. На входе в выходную камеру 6 обеспечен относительно равномерный по ширине рабочей части 14 профиль скорости воды с помощью выравнивающего устройства 5. Контроль за профилем скорости воды на поверхности воды выполнялся путем измерения времени движения контрольной метки, выполненной в виде находящегося на поверхности воды пенопластового шарика диаметром 5 мм, длины рабочей части 14 равной 1650 мм. Движение метки с потоком воды начиналось их пяти характерных точек по ширине входной части рабочего участка 14, удаленных на одинаковое расстояние от входной торцевой стенки 4.

Отсутствие поперечных потоков воды между центральной и периферийными частями выходной камеры 6 в районе боковых торцевых частей продольных вставок 13 достигается в результате установки продольных вставок на кратчайшем расстоянии 197 мм относительно продольной оси регулирующего устройства стока 16.

Массовый расход воды через рабочую часть М, полученный по соотношению (1), составляет 3,113 кг/с. В расчетах по формуле (1) использованы следующие значения: δ₁=δ₂=0,0169 м; δ₀=0,394 м; М₀=1,255 кг/с.

Отличие массовых расходов М, определенных по соотношениям (1) и (2) и путем измерения профиля скорости воды в поперечном сечении потока воды в проточной части с помощью проградуированной микротурбины, составляет 10%.

Технический результат состоит в повышении точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть 14 гидролотка.

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики. Гидролоток содержит корпус со входной и выходной камерами, образованный нижним днищем и установленными на нем двумя боковыми стенками, входной и выходной торцевыми стенками, два боковых канала рециркуляции, образованные соответствующими частью верхнего днища, боковой и разделительной стенками, рабочую часть, трубопровод для заполнения контура жидкостью, эжекторы, регулирующее устройство стока, приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов, выравнивающее устройство, расходомерные устройства, две плоские продольные вставки, по меньшей мере, одну плоскую поперечную вставку, приспособления для перемещения и фиксации положения соответственно продольных и поперечных вставок, сливной и байпасный трубопроводы, регуляторы расхода жидкости, подводящий и отводящий трубопроводы и насос. При определении расхода жидкости через рабочую часть гидролотка выполняют следующие операции. Предварительно заполняют жидкостью через трубопровод для заполнения контура жидкостью проточную часть гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов, байпасного, подводящего и отводящего трубопроводов и насоса. Подают жидкость посредством насоса из подводящих трубопроводов через эжекторы в боковые каналы рециркуляции. Последовательно прокачивают жидкость через боковые каналы рециркуляции, входную камеру, рабочую часть и выходную камеру. Одновременно отводят жидкость из выходной камеры через зазоры между торцевыми частями разделительных стенок и входной торцевой стенкой и через регулируемое устройство стока жидкости. Обеспечивают равномерный профиль скорости потока жидкости, по меньшей мере, на входе в выходную камеру с помощью выравнивающего устройства. Перемещают продольные вставки вдоль входной торцевой стенки и фиксируют их в таком положении, при котором поток жидкости в рабочей части вплоть до продольных вставок течет вдоль ее продольной оси симметрии. Перемещают и фиксируют положений эжекторов, продольных и поперечных вставок с помощью соответствующих приспособлений. Измеряют показания расходомерных устройств и определяют массовые расходы жидкости через них. Измеряют температуру потока жидкости, определяют ее плотность. Определяют массовый расход жидкости через рабочую часть по приближенному соотношению с учетом массового расхода жидкости через расходомерное устройство, ширины зазоров между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой и между продольными вставками. Технический результат заключается в повышении точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидролоток, содержащий корпус со входной и выходной камерами, образованный нижним плоским днищем и установленными на нем двумя боковыми стенками, входной и выходной торцевыми стенками, верхнее днище, установленное над нижним плоским днищем с зазором в выходной части, два боковых канала рециркуляции, образованные соответствующими частью верхнего днища, боковой и разделительной стенками, рабочую часть, расположенную между входной и выходной камерами и ограниченную плоской частью верхнего днища и двумя разделительными стенками, трубопровод для заполнения контура жидкостью, эжекторы, установленные в боковых каналах рециркуляции и подключенные к соответствующим подводящим трубопроводам, регулирующее устройство стока, расположенное в выходной камере на продольной оси симметрии рабочей части и установленное на входе в отводящий трубопровод с возможностью вертикального перемещения и изменения положения верхней торцевой части относительно верхнего днища, приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол и выравнивающее устройство, размещенное на входе в рабочую часть, причем верхнее днище имеет лемнискатный переход из входной камеры в рабочую часть и горизонтальную ориентацию в рабочей части, отличающийся тем, что гидролоток дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним расходомерным устройством, двумя плоскими продольными вставками, по меньшей мере, одной плоской поперечной вставкой, устанавливаемой при наличии вылета верхней торцевой части регулирующего устройства стока относительно верхнего днища, приспособлениями для перемещения и фиксации положения соответственно продольных и поперечных вставок, причем подводящий и отводящий трубопроводы соединены соответственно с выходной и входной частями насоса, продольные вставки установлены на дне с касанием входной торцевой стенки по обе стороны от регулирующего устройства стока и ориентированы вдоль продольной оси симметрии рабочей части, длина каждой продольной вставки, по меньшей мере, равна минимальному расстоянию между входной торцевой стенкой и боковой торцевой частью разделительной стенки, высота продольных вставок превышает высоту уровня жидкости в рабочей части, плоская поперечная вставка имеет одинаковую высоту, расположена ниже уровня жидкости и установлена вертикально в выходной камере на верхнем днище параллельно входной торцевой стенке перед регулирующим устройством стока со стороны рабочей части.

2. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что расходомерное устройство установлено в отводящем трубопроводе или на каждом подводящем трубопроводе до эжектора.

3. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что в качестве расходомерного устройства используют крыльчатый водосчетчик типа ВСКМ-25 или ЕТК.

4. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что в качестве выравнивающего устройства используют сетки.

5. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что в качестве выравнивающего устройства применяют, по меньшей мере, одну систему плоских вертикальных пластин, укрепленных на приспособлении для фиксации и изменения положения регулировочных вертикальных пластин путем поворота относительно продольной оси симметрии рабочей части и (или) изменения расстояния между смежными регулировочными пластинами.

6. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что боковые торцевые части поперечной вставки установлены с одновременным касанием разделительных стенок и обращенных в сторону рабочей части боковых торцевых частей продольных вставок.

7. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что одна поперечная вставка установлена между продольными вставками, а две другие поперечные вставки размещены соответственно между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой, причем три поперечные вставки имеют одинаковую высоту.

8. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что в местах касания нижних оснований продольных и поперечных вставок с верхним днищем, боковых торцевых частей продольных вставок с боковыми поверхностями входной торцевой стенки и поперечной вставки, боковых торцевых частей поперечных вставок с боковыми поверхностями разделительных стенок и продольных вставок обеспечена герметичность.

9. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что средние части отводящего и подводящего трубопроводов соединены между собой байпасным трубопроводом, оснащенным регулятором расхода.

10. Гидролоток по п.9, отличающийся тем, что к байпасному трубопроводу присоединен сливной трубопровод, оснащенный регулятором расхода.

11. Гидролоток по п.1, отличающийся тем, что отводящий и подводящие трубопроводы оснащены регуляторами расхода.

12. Способ определения расхода жидкости через рабочую часть гидролотка включает предварительное заполнение жидкостью через трубопровод для заполнения контура жидкостью проточной части гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов, байпасного, подводящего и отводящего трубопроводов и насоса, подачу жидкости посредством насоса из подводящих трубопроводов через эжекторы в боковые каналы рециркуляции, последовательную прокачку жидкости через боковые каналы рециркуляции, входную камеру, рабочую часть и выходную камеру, одновременный отвод жидкости из выходной камеры через зазоры между торцевыми частями разделительных стенок и входной торцевой стенкой и через регулируемое устройство стока жидкости, обеспечение равномерного профиля скорости потока жидкости, по меньшей мере, на входе в выходную камеру с помощью выравнивающего устройства, перемещение продольных вставок вдоль входной торцевой стенки и фиксацию их в таком положении, при котором поток жидкости в рабочей части вплоть до продольных вставок течет вдоль ее продольной оси симметрии, перемещение и фиксацию положений эжекторов, продольных и поперечных вставок выполняют соответственно с помощью приспособлений для перемещения и фиксации положений эжекторов, продольных и поперечных вставок, измерение показаний используемых расходомерных устройств, определение массового расхода жидкости через расходомерные устройства, измерение температуры потока жидкости, определение плотности потока жидкости, определение массового расхода жидкости через рабочую часть по приближенному соотношению
,
где M - массовый расход жидкости через рабочую часть, кг/с;
М_р - массовый расход жидкости через расходомерное устройство, кг/с;
δ - ширина зазора между элементами конструкции гидролотка, м;
нижние индексы 1 и 2 соответствует первому и второму зазорам между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой;
нижний индекс 0 соответствует зазору между продольными вставками.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что при использовании двух расходомерных устройств массовый расход жидкости через расходомерные устройства определяют путем суммирования массовых расходов жидкости через них.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что при использовании в качестве расходомерного устройства крыльчатого водосчетчика измеряют время прокачки жидкости через расходомерное устройство, соответствующий показанию расходомерного устройства объем прокачиваемой через него жидкости, а массовый расход жидкости через эжектор определяют по соотношению
,
где М_р - массовый расход жидкости через эжекторы, кг/с;
V - объем жидкости, покачиваемой через расходомерное устройство, м³;
ρ - плотность прокачиваемой жидкости, кг/м³;
τ - время прокачки жидкости через расходомерное устройство, с.