Способ измерения расхода вещества с помощью сужающего устройства Советский патент 1989 года по МПК G01F1/34 

ел

со

о

СО

Из обретение относится к измерению расхода потоков жидкостей, газов и паров и может найти применение при создании расходомеров, измеряющих расход при малых числах Рейнольдса, которые, в свою очередь, могут найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где необходимо проведение контрольно-учетных операпий вещества. Цель изобретения - повышение точности при непостоянном коэффициенте расхода,

На чертеже показана схема одного из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит стандартное сужающее устройство I, дефманометр 2, специализированное управляющее вычислительное устройство 3, устройство 4 вывода, капиллярную трубку 5, исполнительный механизм 6, поворотную заслонку 7, трубопровод 8 с измеряемой жидкостью.

Один вход дифманометра 2 подключен к трубопроводу 8 до сужающего устройства I, а другой - после сужающего устройства 1, встроенного в трубопровод 8, выход дифманометра 2 сое- |динен с входом сттециализированного управляющего вычислительного устройства 3, один выход которого соединен с устройством 4 вывода, другой выход - с входом исполнительного механизма 6, выход которого соединен с поворотной заслонкой 7, капиллярная трубка 5 одним концом через поворотную заслонку 7 Соединена с трубопроводом 8 до сужающего устройства 1, а вторым - на прямую после сужающего устройства 1.

Способ осуществляется следующим образом.

При закрытой заслонке 7 весь поток вещества в трубопроводе 8 проходит через сужающее устройство 1 . Вел1Г4ина перепада давления и Р на сужающее устройство при закрытой заслонке 7, измеренная дифманометром 2, поступает на вход управляющего вычислительного устройства 3. Па выходе управляющего вычислительного устройства 3 периодически вырабатьгеается сигнал, управляющий исполнительным механизмом 6, который открьшает заслонку 7 .

Часть вещества в трубопроводе 8 через открытую заслонку 7 и капиллярную трубку 5 отводится в поток за сужающее устройство 1. Массовый расход

вещества в трубопроводе Q равен сумме массовых расходов вещества через сужающее устройство и через капиллярную трубку Q при открытой заслонке,

т.е.

5

0

5

0

5

0

5

Q Q - Q,,.

Измеренная дифманометром 2

(1)

величина перепада давления 4Ро на сужающем устройстве 1 при открытой заслонке в период отвода вещества через капиллярную трубку также поступает на вход управляющего вычислительного устройства 3. В памяти вычислительного устройства хранятся необходимые данные диаметров трубопровода и сужающего устройства, зависимость коэффициента расхода в функции числа Рейнольдса, поправочные множители и т.д. В вычислительном устройстве 3 происходит обработка результатов измерений и определяется искомый расход. Полученный результат регистрируется устройством 4 вывода.

Массовьй расход Q, определяемый с помощью сужающих устройств, выражается следующим образом:

-Ц-- 7ш7 ,(2)

коэффициент расхода;

поправочный множитель на расширение i

диаметр отверстия сужающего

устройства;

перепад давления на

устройстве;

плотность измеряемой среды. Значение массового расхода Q связано с числом Рейнольдса, отнесенного к диаметру трубопровода D выражением

Re 0,0361 ,(3)

где |u - динамическая вязкость измеряемой среды.

Q о(

где

о(

d ЙР Р

0

5

Для движения жидкости через капилляр справедливо уравнение Пуазейля fr

К

где Q

г

1

К

йР

к

(А)

f Г f

массовый расход вещества через капиллярную трубку; радиус капилляра; длина капилляра; Р к - перепад давления на капилляре;

К - постоянный числовой коэффициент.

Таким образом, из изложенного следует, что расход вещества Q, коЭ(}кЬи- циент расхода d и число Рейнольдса Re в общем виде могут быть представлены:

Q - f ,(с, йР); d f,(Re); Re - f(Q, p).

Подставляя величину о/ из зависимости (6) и значение числа Рейнольдса из (7) в выражение (5) , получают

Q (4Рк. |u).(8)

В выражении (8) ЛР - перепад давления на сужающем устройстве при эа- крытрй заслонке. Зависимость для расхода вещества через сужающее устройство при открытой заслонке имеет вид

QJ - f( ДР, /), (8а)

где 4Рл - перепад давления на сужающем устройстве при открытой заслонке.

Расход вещества Q через капиллярную трубку в соответствии с (4) зависит от ЛР и р , т.е.

Q f,(/lP,, ),(9)

где ЛРц, перепад давления на капиллярной трубке.

Причем РК . если осуществлять отвод вещества через капиллярную трубку на таком же расстоянии, на каком осуществляется отбор давлений до и после сужающего устройства.

0

5

5

Подставляя зависимости (8), (8р)и (9) в уравнение (1) и решая его относительно U, получают I

(U f/dP, ЛР) .(10)

Подставляя (10) в выражение (8),

получают

Q f ,(dP , ЛР).(II)

Таким образом, как видно из зависимости (11), по измерениям перепада давления /IP на сужающем устройстве до отвода вещества и перепада давления /1Р в период определяют величину расхода Q.

Формула изобретения

Способ измерения расхода вещества с помощью сужающего устройства, включающий измерение перепада давления на сужающем устройстве при известной плотности вещества, отличаю. - щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений при непостоянном коэффициенте расхода, периодически часть вещества из потока до сужающего устройства отводят через капиллярную трубку в поток вещества за ним, дополнительно определяют перепад давления на сужающем устройстве в период отвода вещества и по измеренным значениям перепада давления на сужающем устройстве до отвода вещества и в период отвода определяют величину расхода.

Изобретение относится к измерению расхода потоков жидкостей, газов и паров, может найти применение при создании расходомеров, измеряющих расход с помощью стандартных сужающих устройств, и направлено на повышение точности измерения расхода в области непостоянного коэффициента расхода. Периодически часть измеряемого вещества из потока до сужающего устройства 1 отводят через капиллярную трубку 5 в поток вещества за ним и дополнительно определяют перепад давления на сужающем устройстве 1 в период отвода вещества. По измеренным значениям перепадов давлений, а также плотности, диаметрам трубопровода 8 и сужающего устройства 1, зависимости коэффициента расхода в функции числа Рейнольдса, заложенных в память вычислительного устройства 3, определяют величину расхода. 1 ил.