Способ определения расхода в трубопроводах Советский патент 1993 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов в трубопроводах большого сечения.

Цель изобретения - повышение точности измерения расхода в трубопроводе.

Поставленная цель достигается тем, что по способу определения расхода в трубопроводах, заключающемуся в измерениях скорости потока в двух точках, одна из которых расположена на оси трубопровода, а другая - на его переферии, и определении расхода по результатам этих измерений, измерение скорости на периферии проводят на расстоянии 0,95 радиуса от оси трубопровода, а расход определяется по математической зависимости

О п R2 V Ф + 5,75 Ig -S- - 3,75 , (1)

NS

где Ф- параметр, характеризующий распределение скоростей по сечению трубопровода;

R - радиус трубопровода;

V - динамическая скорость, которую определяют по измеренным значениям скоростей Умакс на ОСИ трубопровода И V(r-0,95R)

на расстоянии 0.95R от оси трубопровода:

Умакс - У(Г 0.95К)

5,75 Ig 20;

о о

ю

4

1

Ks - песочная шероховатость;

а параметр Фнаходят из соотношений;

npnlg

v

0,6Ф 5,5 +5,

npi/ilg V,,Ks 1,8 Ф 8,48 ;

v

V К приО,

5 1,8Ф %ЈЈ V

где v- кинематическая вязкость.

На чертеже схематично изображено устройство, реализующее способ.

В трубопровод Т вставлена по диаметральному сечению цилиндрическая трубка 1 внешним диаметром 30 мм с креплением в верхнем шарнире 2 и нижнем подпятнике 3, которая в центре имеет отверстия 4 для измерения полного напора и статического давления на углах 45° по отношению к ориентации отверстия полного напора, соединенные каналами 5 с приемными устройствами датчика. Аналогично устроены ортогонально расположенные цилиндрические зонды 6 для измерения скорости около стенки, которые установлены в боковых шарнирах 7. Необходимость замера скорости в различных точках сечения около стенки связана с возможной овальностью трубопровода и деформацией профиля скорости в трубопроводе большого диаметра за счет силы тяжести. Предлагаемые технические решения измерения расхода основаны на закономерностях универсального распределения скоростей при турбулентном течении в гладких и шероховатых трубах и на использовании цилиндрических зондов.

Из формулы распределения скоростей, справедливой для гладких и шероховатых труб

VMSKC V

V

- - 5,75lg

(2)

по измеренным максимальной скорости Умакс в центре трубопровода и усредненной (по результатам замеров в четырех ортогональных точках сечения) местной скорости около стенки Vy (при ,5R) определяют динамическую скорость V,:

.. Умакс - Vy 0,05R

v 5,75 Ig 20 где R - радиус трубопровода; у - расстояние от стенки.

Место замера скорости около стенки выбрано исходя из наибольшего расслоения скоростей в зависимости от числа Рей- нольдса.

Из универсального закона распределения скоростей V

И к 4-Ф V ° °|9К1-

(4)

по заданной шероховатости трубопровода К и вычисленному по ф-ле (3) значению динамической скорости определяют:

,751дМ5 с . 5,75lgR

V

К

0

(5)

После этого определяют песочную шероховатость Ks по ф-ле

.,(6)

По найденной песочной шероховатости уточняют Ф следующим образом:

а) если Ig , S 0,6, то Ф 5,5+

+ 5,75lg

v

V

(7)

дп

45

50

55

15

20

25

30

35

,5ln-jҐ + Ф,

б) если Ig 1,8, то Ф 8,48 (8)

в) если 0. v S 1,8, то Ф V,5J5|g.R(д)

где V- кинематическая вязкость. Определив Ф , находят объемный расход:

Q 2jrfoVrdr,(10)

куда значение скорости V подставляют из универсального закона:

(11)

После интегрирования (10) формула для определения расхода будет иметь вид (1).

Сделав соответствующие замеры цилиндрическими трубками и подставив результаты измерений в уравнение (1) находят значение расхода при учете действительного распределения скоростей в трубе значений шероховатости и чисел Рейнольдса,что позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Способ определения расхода в трубопроводах, заключающийся в измерениях скорости потока в двух точках, одна из которых расположена на оси трубопровода, а другая на его периферии, и определении расхода по результатам этих измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение скорости на периферии проводят на расстоянии 0,95 радиуса от оси трубопровода, а расход определяется по математической зависимости

+ 5,75lgR/Ks-3,75, где Ф - параметр, характеризующий распределение скоростей по сечению трубопровода;

R - радиус трубопровода;

V - динамическая скорость, которую определяют по измеренным значениям скоростей VMSKC на оси трубопровода и V(t-o,95R) на расстоянии 0.95R V от оси трубопровода:

V Умакс V(r 0.95R) 5,75 Ig 20

Ks - песочная шероховатость; параметр Ф находят из соотношений:

при Ig V,Ks 0,6 ,5+

+5,75lg

v

V

V Кс

npnlg 1,.48;

v

при 0,

-1,8 Ф -5,75lg

v - - у где v - кинематическая вязкость.

R Ks

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов в трубопроводах большого сечения, Сущность изобретения: способ заключается в том, что скорость потока измеряют в двух точках сечения трубопровода. Одна точка расположена на оси трубопровода, а вторая - на периферии на расстоянии 0,95 радиуса от оси трубопровода. При этом расход определяется по формулам Q л:Р2Ух Ф 5,751д -3,75 , где R - радиус трубопровода; V - динамическая скорость, которую определяют по измеренным значениям скоростей.Умакс на оси трубопровода и V(r-o,95R) на расстоянии 0,95 радиуса R от оси трубопровода: У Умакс-У(,95К)/5,751д20; Ks- песочная шероховатость; параметр Ф находят следу,, V Ks л „ , ющим образом: а) если Ig ,0;6, то Ф 5,5+5,75lg v ; б) если Ig v 1,8, то Ф 8,48; в) если 0,6 |д,Дтаф V 1 ил. ел с