Устройство для градуировки измерителей пульсаций давления,скорости,плотности и температуры газового потока Советский патент 1988 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при динамической градуировке устройств для измерения нестационар- ных возмущений (пульсаций) параметров установившихся газовых потоков.

Целью изобретения является повышение точности путем генерирования продольных акустических импульсов в малотурбулентном и одномерном дозвуковом потоке.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства для случая дозвуковых потоков; на фиг. 2 - крьтьчат- ка с лопастью.

Устройство содержит нагнетатель, эксгаустер, резервуары t и 2 высокого давления и низкого давления. На входы в резервуары установлены сетки 3 и 4. Резервуары соединяет прямолинейный цилиндрический канал 5 с открытыми концами, имеющий лемнискат- ный вход и длину 100-200 калибров. Контрольное сечение канала располо- жено на расстоянии не менее 0,25 его длины от каждого из его концов. Оно препарировано так, чтобы обеспечить измерение параметров потока в нем эталонным и градуируемым устройства- ми. В резервуаре 1 находится крыльчатка 6, закрепленная на валу электродвигателя 7 постоянного тока. Крьиьчатка имеет одиночную плоскую лопасть 8 в форме кольцевого секто- ра с центром на оси вращения. Между нагнетателем и резервуаром 1 расположены нагреватель 9, охладитель 10 и дроссель 11, между резервуаром 2 и эксгаустером - дроссель 12. Кроме этого, устройство содержит средства 13 и 15 измерения средних во времени значений температуры торможения газа в резервуаре Тр, давления Р на стенке канала в контрольном сечении 14 и массового расхода газа G через канал 15.

Устройство работает следующим образом.

В резервуар 1 от нагнетателя че- рез нагреватель 9 или охладитель 10 и дроссель 11 поступает газ заданного состава. Далее газ движется в резервуар 2 через канал 5. Из резервуара 2 газ отводится к эксгаустеру через расходомерное устройство 15 и дроссель 12. Сетки 3 и 4 гасят кинетическую энергию струй газа, входящи в резервуары, и препятствуют возник

О Q ,

л

5

новению здесь крупномасштабных турбулентных возмущений. Лемнискатньй вход цилиндрического канала 5 исключает возникновение турбулентности из-за срывного обтекания входных кромок. Таким образом, на установившемся режиме работы устройства в окрестности контрольного сечения 14 канала 5 происходит малотурбулентное, близкое к одномерному, установившееся адиабатическое дозвуковое движение газа.

При вращении вала электродвигателя 7 лопасть 8 крыльчатки 6 периодически перекрывает сечение входа в канал 5 и создает в потоке, движущемся по каналу, продольное возмущение, состоящее из импульсов трех видов: завихренности, энтропии и акустического. Импульсы завихренности и энтропии проходят вдоль канала однократно со средней скоростью потока. Акустический импульс вначале проходит вдоль канала в прямом направлении со скоростью, равной сумме местной скорости звука и скорости потока, затем отражается от выходного сечения, проходит в обратном направлении со скоростью, равной разности местной скорости звука и скорости потока, отражается от входного сечения и т.д. При отражении акустического импульса от концов канала возмущение давления в нем меняет знак. Поэтому по каналу в прямом направлении движутся акустические импульсы разрежения, в обратном - акустические импульсы сжатия.

Частота вращения крыльчатки и центральный угол лопасти таковы, что генерируемые крыльчаткой продольные акустические импульсы проходят через контрольное сечение 14 канала одиночно .

Режим установившегося движения газа в контрольном сечении 15 канала 5 определяется средними во времени значениями трех независимых параметров потока, например температуры торможения Т, давления Р и приведенной скорости Л. Режим, необходимый для проведения градуировки, устанавливают путем изменения подогрева или охлаждения газа перед резервуаром 1 и изменением степени дросселирования газа дросселями 11 и 12. Контроль режима осуществляют путем измерения величин Т, Р и G и последую

щего расчета на основе значений этих величин средних во времени значений трех рпределягацих параметров. Расчет производится в предположении, что средняя во времени температзфа торможения газа в контрольном сечении канала Т T J, На основе значений Т, Р и G рассчитывают также средние во времени значения плотности торможения в и .приведенной скорости А потока в контрольном сечении.

Градуировку измерителей пульсаций параметров газовых потоков осуществляют на установившемся режиме работы данного устройства (во время распространения по потоку, движущемуся по каналу 5, продольных акустических импульсов). При этом в контрольном сечении канала эталонным устройством измеряют возмущения одного из параг- метров потока и на основе этого по известным зависимостям рассчитывают измеряемые в том же сечении градуи- руемым устройством возмущения другог параметра, возникающие в моменты про хозвдения через сечение акустических импульсов.

Регулирование интенсивности и формы генерируемых акустических импуль- сов осуществляют путем изменения напряжения питания электродвигателя 7,, а следовательно, и частоты вращения его вала путем перемещения электродвигателя вдоль его оси с соответствующим изменением зазора л между плоскостью лопасти 8 и плоскостью входа в канал 5 и путем применения в крыльчатке сменных лопастей с различными центральными углами,

3,Устройство по п,1, отличающееся тем, что, с целью , дискретного регулирования интенсивности и формы импульсов, крыльчатка

Формула изобретения

1, Устройство для градуировки измерителей пульсаций давления, скорое- .,снабжена набором сменных лопастей с ти, плотности и температуры газовогоразличными центральными углами Коль- потока, содержащее нагнетатель, под-цевых секторов.

10

15

20

25

зо.

35

ключенньй к входу резервуара высокого давления, резервуар низкого давления, соединяющий резервуары трубопровод с гнездами для установки градуируемых и образцовых измерителей, концы которого введены в резервуары, генератор нестационарных возмущений потока в виде крыльчатки с приводом для вращения, причем ось крыльчатки расположена параллельно оси трубопровода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем генерирования продольных акустических импульсов в малотурбулентном и одномерном дозвуковом потоке, оно снабжено сетками, установленными на входе в резервуа-. ры, трубопровод вьшолнен прямолинейным длиной 1 (100-200)d, где d - диаметр трубопровода, входная часть трубопровода, размещенная в резервуаре высокого давления, имеет лемни- скатный вход, а гнезда для измерителей размещены на расстоянии не менее 0,25 1 от концов трубопровода, причём крыльчатка выполнена в виде одиночной плоской лопасти, имеющей форму кольцевого сектора, и установлена в резервуаре высокого давления перед входом трубопровода с возможностью его перекрытия,

2,Устройство поп,1, отличающееся тем, что, с целью плавного регулирования интенсивности и формы генерируемых ийтульсов, привод крыльчатки снабжен регулятором частоты вращения и установлен с возможностью перемещения вдоль оси вращения крыльчатки,

3,Устройство по п,1, отличающееся тем, что, с целью , дискретного регулирования интенсивности и формы импульсов, крыльчатка

.,снабжена набором сменных лопастей с различными центральными углами Коль- цевых секторов.

Г7

68

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность градуировки путем генерирования продольных акустических импульсов в малотурбулентном и одномерном дозвуковом потоке. В устр-ве От нагнетателя резервуары 1, 2 высокого и низкого давлений соединены прямолинейным цилиндрическим трубопроводом 5. Перед лемнискатным входом трубопровода 5 в резервуаре 1 размещена крыльчатка 6 в виде одиночной плоской лопасти в форме кольцевого сектора. При вращении крыльчатки 6 ее лопасть 8 периодически перекрывает вход трубопровода 5, что приводит к созданию в потоке продольного возмущения. Установленные на входе резервуаров 1, 2 сетки 3, 4 препятствуют образованию крупных турбулентных: возмущений во входящих в резервуары струях газа. Гнезда для измерителей отстоят от концов трубопровода 5 на расстоянии не менее 0,25 его длины. Применение в крыльчатке 6 сменных лопастей 8 с различными центральными углами кольцевых секторов обеспечивает дискретное регулирование интенсивности и формы импульсов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. С/) .4 эксгаус- теру