Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к области определения гидравлического сопротивления трактов различных силовых, энергетических и технологических установок в авиации, космонавтике, в газовой и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - снижение материальных затрат, повышение экономичности и обеспечение возможности определения гидравлического сопротивления крупногабаритных натурных трактов, а также снижение расхода продуваемого воздуха и расширение области применения.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для реализации предложенного способа.

На фиг.2 приведено качественное изменение давления PI в камере предлагаемого

устройства по времени t истечения газа через исследуемый тракт.

Предложенное устройство содержит замкнутую камеру 1с выходным отверстием, источник давления 2, держатель 3 тракта 4, установленный неподвижно на выходе камеры 1, обтекатель 5, измеритель давления

6в камере 1 и запорный элемент, установленный последовательно с трактом 4 либо в виде заглушки 7 на выходе тракта 4 е диаметром, равным диаметру выходного отверстия тракта и перекрывающей его. либо в виде задвижки 8, установленной перед трактом 4 на входе в обтекатель 5. Заглушка

7прикреплена к стенкам камеры 1 с помощью гибкой связи 9. Камера 1 соединена с источником давления 2 магистралью 10 и снабженной краном 11.

00

со

о

4

VJ

4

Обтекатель 5 служит для уменьшения коэффициента гидравлического, сопротивления при втекании газа в тракт 4.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Испытуемый тракт 4 закрепляют на держателе 2. На выходе из тракта 4 устанавливают заглушку 7 (или закрывают задвижку 8 на входе в обтекатель 5). Открывают кран 11 на магистрали 10. Включают источник давления 2 и сжатый воздух по магистрали 10 через открытый кран 11 начинает поступать в замкнутый объем камеры 1 объемом V. Давление Pi регистрируется измерителем давления 6. При достижении в камере 1 заданной величины давления настройки PiH срабатывает (отстреливается) заглушка (или задвижка 8) и через испытуемый тракт 4 начинается истечение газа из камеры 1 устройства. Процесс изменения давления в камере регистрируется измерителем давления 6, как показано на графике фиг.2.

Исключая переходный колебательный процесс в камере 1 после срабатывания заглушки 7 (или задвижки 8), измеряют время ти истечения газа из камеры с момента, соответствующего давлению Pi Рю, до момента, соответствующего давлению в пространстве на выходе из тракта Pi Ра. Далее по измеренному значению времени .истечения вычисляют Ј, используя.соотношение:

1 в , „ + Ј

Ои

А(Т

(П П/Р2

)В-(/.

, 8ЫХ ), О)

где r V/F а;

Р2-Р2/Рю;

Р2 - давление газа во внешнем пространстве, в которое происходит истечение иэтракта;

П 2 ( V1 -Р2 .+ 1 ) - Р2 ;

F - площадь сечения на входе в тракт;

а - скорость звука в газе;

V - объем камеры;

А 2,0 - коэффициент расчетной формулы;

В 2,0- показатель степени расчетной формулы;

Јвх , Јвых - коэффициенты гидравлического сопротивления, учитывающие потери полного давления соответственно на входе и выходе из тр.акта (приведены к скорости газа в сечении F тракта).

Применительно к истечению в атмосферу из тракта, представляющего собой диффузор с внезапным расширением F2/F 4, где F2 - площадь сечения на выходе из тракта, при значениях F 0,0007 м . F2 0.0028 м2, V 0,02 м3, а 330 м/с, 2 1 105 Па; Pro- 1,3 105Па и отсутствии обтекателя на входе в тракт Јвх 0.5, Јвых 0.0625; А

1,95; В - 1,93.

В случае, если колебания давления в камере будут происходить в процессе всего времени истечения газа из камеры, то значение tw следует определять по изменению

средней составляющей давления Pi(t), предварительно отфильтровав известными способами пульсационную составляющую Pi (t) давления

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Pi(t).-Pi(t)+Pi (t).

Справедливость формулы (1) для определения предлагаемым способом коэффициента гидравлического сопротивления доказывается испытаниями.

Предлагаемые способ и устройство позволяют существенно снизить материальные Затраты, повысить экономичность и обеспечат возможность экспериментального определения гидравлического сопротивления трактов без ограничения их габаритных размеров. Способ и устройство для его осуществления не требуют применения стационарных мощных источников давления. Для создания избыточного давления в замкнутой камере величиной Pi 0,5 105 Па можно использовать маломощный компрессор с электроприводом или даже обычный автомобильный насос, Под камеру могут быть приспособлены любые емкости (баки) соответствующего объема, допускающие избыточное давление до величины PI 0,5 105 Па. Таким образом, затраты на создание и эксплуатацию предлагаемых способа и устройства для испытания газовых трактов практически без ограничения из размеров окажутся существенно ниже затрат на создание и эксплуатацию устройства ;-о способу-прототипу.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ определения коэффициента гидравлического.сопротивления тракта, включающий продувку тракта, измерение площади F его входного сечения и измерения давления Р2 в пространстве на выходе тракта, от л ича ю щи и с я тем, что, с целью снижения материальных затрат, повышения экономичности и обеспечения возможности определения гидравлического сопротивления крупногабаритных натурных трактов, тракт продувают на переходном режиме из замкнутой камеры с фиксированным объемом V, в момент окончания колебательного процесса в камере измеряют давление Рю в

ней, с этого момента измеряют время истечения t-и газа из нее до момента, когда давление в камере будет равно давлению Р2, з значение коэффициента гидравлического сопротивления Ј находят по формуле5

«-(т

1

гПт7Рг)° ( -вых).„

где т V/F а; Р2 р2/Рю;

п 2 ( 1 - Р2. + 1) - Р2;

а - скорость звука в газе;

А 1 В «2 - коэффициенты, определяемые опытным путем;

Јвх , Јвых - коэффициенты гидравлического сопротивления, учитывающие потери полного давления соответственно на входе и выходе из тракта, определяемые опытным путем.

2.Устройство для определения коэффициента гидравлического сопротивления

Фм. 1

0

5

0

тракта, содержащее камеру с источником давления и держатель тракта, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода продуваемого воздуха и расширения области применения, оно снабжено обтекателем, измерителем давления в камере и запорным элементом, при этом камера выполнена замкнутой с выходным отверстием, а держатель тракта установлен на выходе камеры неподвижно относительно нее, причем обтекатель расположен в камере и закреплен в ее выходном отверстии, а запорный элемент установлен последовательно с трактом.

З.Устройство по п.2, отличающее с я тем, что в нем запорный элемент выполнен в виде заглушки, установленной на выходе тракта, диаметр которой равен диаметру выходного отверстия тракта.

4.Устройство по п.2, отличающееся тем. что в нем запорный элемент выполнен в виде задвижки, установленной перед трактом на входе в обтекатель,

I

Ј

По

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения гидравлических потерь в трактах различных силовых и энергетических установок, а также технологических аппаратов газовой и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - снижение материальных затрат, повышение экономичности и обеспечение возможности определения гидравлического сопротивления крупногабаритных натурных трактов, Сущность изобретения состоит в том. что исследуемый тракт продувают на переходном режиме из замкнутой камеры с заданным объемом, измеряют давление в этой камере и время истечения газа из нее с последующим вычислением по их значениям величины коэффициента гидравлического сопротивления тракта. 2 с. и 2 з.п.ф-лы. 2 ил. ел

0

9иг,2

V