Устройство для измерения гидродинамических потерь от входовых эффектов капиллярных трубок Советский патент 1990 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике для исследования гидродинамических эффектов, возникающих при течении жидкости в дроссельных элементах и местных сопротивлениях и может найти применение для исследования свойств неньютоновских жидкостей.

Целью изобретения является измерение входовых эффектов капиллярных трубок при течении в них неньютоновской жидкости.

На чертеже схематично показано предлагаемое устройство.

Трубки различного диаметра и длины соединяют в две параллельные ветви так, чтобы их гидравлические сопротивления были равны, это осуществляют путем выполнения одинаковыми для каждой из ветви общей длины трубок, суммарной длины трубок каждого диаметра, количество соединений трубок большего и меньшего

диаметров. По обеим ветвям прокачивают жидкость с одинаковым расходом и измеряют перепад давления. Суммарная длина трубок одного диаметра и суммарная длина трубок другого диаметра соответственно от входа жидкости до точек отбора давления выполняется одинаковой, а количество соединений трубок различного диаметра до точек отбора давления неодинаковым. Измеренный перепад давления непосредственно определяет величину потерь давления, обусловленных входовыми эффектами. Устройство для измерения гидродинамических потерь от входовых эффектов капиллярных трубок состоит из трубок различного диаметра и длины, соединенных при помощи входной и выходной камер 1 и 2. Устройство также содержит две короткие 3 и 4 и две длинные 5 и 6 трубки одного диаметра, а также две короткие 7 и 8 и две длинные 9 и 10 трубки другого диаметра.

«

: о

W

Импульсные линии дифманометрического преобразователя 11 подключены к трубкам 5 и 10. Входная камера 1 подключена к нагнетательной линии задатчика 12 расхода. Суммарная длина трубок 3 и 5 равна сум- марной длине трубок 6.и 4, а суммарная длина трубок 7 и 9 равна суммарной длине трубок 8 и 10.

Рассмотрим расчетные соотношения устройства. Согласно предлагаемому спо- собу перепад давления отбирается на капиллярных трубках 5 и 10, расположенных в различных ветвях последовательно соединенных трубок. В первой ветви трубок 3, 7, 5 и 9 давление Ра в точке отбора на трубке 5 равно

. Ра р1-Лр3-Ар7 -Ар5, (1)

где Р1 - давление в камере 1; . Арз 8/11 QLs/jrD + Дрвх1 - перепад давления на трубке 3 диаметром D и длиною U;

Л р7 8 //2Qfc/Jr d +Арвх2- перепад давления на трубке 7 диаметром d и длиной Ы Ар5 8/ziQL5/ D +АрвхЗ- перепад давления на отрезке трубки 5 диаметром D длиной LS: Арвх1, А рвх2, АрвхЗ - потери дав- ления от входовых эффектов на трубках 3, 7 и 5 соответственно; Q - расход жидкости в трубках; /л , - эффективная вязкость жидкости в трубках.З, 5, 6 и 4 диаметром D и в трубках 7, 9,10 и В диаметром d соответ- ственно, Поскольку величина эффективной вязкости зависит от скорости сдвига, то значения/г1 и/.2 для трубок с разными диаметрами будут различными.

Поскольку гидравлические сопротивле- ния обеих параллельных ветвей равны, то и расход жидкости Q в них одинаковый. С учетом этого давления ре в точке отбора на трубке 10 равно

. рб р1-Арб-Ар1о , (2)

где А рб 8 Q Le/JT D + А рвх1- перепад давления на трубке 6 длиною Le;

Арю в/г2 Q 2io /яа -t-Арвх2 Т брбпад давления на отрезке трубки 10 длиною &о до точки отбора давления, Перепад давлений (), измеряемый дифманометри- ческим преобразователем 11, определим путем вычитания (1) и (2)

Ap p,,

+

JTD

.(e7-gio )

JTcf

вхЗ .

Согласно данному способу суммарные длины трубок каждого диаметра в обеих ветвях до точек отбора давления равны, и следовательно, L3 + и - 1б, а Ею 7. С учетом

5

0 15

0

5 0

0

5

0

5

этого на основании уравнения (3) искомая разность давлений Ар имеет вид А р А рвхз.(4)

Из уравнения (4) следует, что измеряемый перепад давления не зависит от реологических свойств жидкости (эффективной вязкости), а определяется лишь величиной потерь давления от входовых эффектов.

Измерение потерь давления от входовых эффектов на капиллярных трубках по предлагаемому способу производится следующим образом.

К задатчику расхода подключают через входную камеру 1 параллельно ветки трубок: трубки 3, 7, 5 и 9 в первой ветви, и трубки 6, 10, 4 и 8 во второй. Общую длину трубок 3 и 5 выполняют равной сумме длин трубок 6 и 4, а сумму длины трубок 7 и 9 выполняют равной сумме длин трубок 10 и 8. Точки отбора давлений на трубках 5 и 10 размещают таким образом, чтобы длина трубки 6 равнялась сумме трубки 3 и отрезка трубки 5 до точки отбора давления, а длина отрезка трубки 10 до точки отбора равна длине трубки 7. На выходе обе ветви трубок соединяют при помощи выходной камеры 2. Дифманометрический преобразователь 11 подключают к установочным точкам отбора давлений. Задатчик 12 расхода и дифмано- метрический преобразователь 11 включают в цепь электрического питания. В установившемся режиме течения жидкости снимают показания дифманометрического преобразователя 11, по которым определяют величину перепада давления, характеризующего дополнительные потери давления от входовых эффектов трубок.

Формулаизобретения

Устройство для измерения гидродинамических потерь от входовых эффектов капиллярных трубок при течении в них жидкости, содержащее систему трубок, образующих две одинаковые по длине параллельные ветви последовательно соединенных трубох, причем каждая из ветвей составлена из двух капиллярных трубок одного диаметра, но различной длины и трубки второго диаметра, а также датчика разности давления, отличающееся тем, что, с целью измерения входовых эффектов капиллярных трубок при течении в них неньютоновской жидкости, каждая ветвь дополнительно содержит последовательно подсоединенную трубку второго диаметра при поочередном соединении трубок различного диаметра, суммарные

длины трубок каждого диаметра в обеих ветвях выполнены одинаковыми, суммарные длины трубок каждого диаметра, размещенных до точек отбора давления, также

выполнены одинаковыми, а количество соединений трубок различного диаметра до то- чек отбора давлений в обеих ветвях различно.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для исследования гидродинамических эффектов, возникающих при течении жидкостей в дроссельных элементах и местных сопротивлениях. Цель изобретения - измерение входовых эффектов капиллярных трубок при течении в них неньютоновских жидкостей. Устройство, образованное двумя одинаковыми по длине параллельными ветвями последовательно соединенных трубок разного диаметра, позволяет определить гидродинамические потери как от входовых, так и выходных эффектов. 1 ил.

к