СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПОТОКОВ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ Советский патент 1974 года по МПК G01F1/32 G01F1/66 

1

Известен способ измерения рас.чода потоков жидкостей и газов, состоящий в том, что .в потоке создают искусственные завихрения, являюпдиеся источникол пропорциональных расходу вихревых колебаний, которые преобразуют в электрический сигнал приемниками-преобразователями и регистрируют частотомером или суММатором.

Указанный способ позволяет измерять только объемный расход жидкостей или газюв. При авто.матизации процессов нефтехимической технологии и в других отраслях промышленности часто параллельно с измерением рас.хода требуется производить измерение плотности и вязко.сти исследуемых сред. При этом нельзя изменять значение расхода в трубопроводе, а систСМа отбора -проб измеряемого потока «еудобна и не всегда возможна по условиям технологии производства.

Для одновременного измерения плотности и вязкости потока ,пре|Длагается способ, сущность которого состоит в том, что отбирают часть потока из области перед струезавихряющим аппаратом, вводят его тантенциально в раощиряющуюся область навстречу основному потоку, регулируют расход вспомогательного потока с помощью -исполяительноного механизма до вырав.нивания частоты вихревых .колебаний основного потока с заранее заданной частотой, добиваясь постоянства угловой скорости вращающегося потока, и при этом измеряют а-мплитуду вихревых колебаний, которая пропорциональна плотности измеряемого потока, и угол новорота исполнительного механизма, который пропорционален коэффициенту дина мической вязкости, а по отнощению плотности к коэффициенту динамической вязкости определяют коэффициент кинематической вязкости измеряемого потока. Все перечисленные параметры измеряют независимо от значений расхода в трубопроводе с помощью одного известного вихревого датчика расхода параллельно процессу измерения расхода.

Па чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа, состоящее из вихревого счетчика-расходоме;ра /, приемника-преобразователя 2, И ндикатора 3 коэффициента кинематической вязкости, индикатора плотности 4, задатчика 5 постоянной частоты, блока сравнения 6, исполнительного меха.н1131ма 7 со шкалой индикатора коэффициента динамической вязкости, свободного патрубка 8, расширяющейся области 9.

Расход потока по описываемому способу измеряют следующим образом.

Амплитуда вихревых .колебаний, соз.данных ядром вращающегося потока в приборе 1, равна:

р(У2т

А -где р-плотность; (/т - тангенциальная соста1вляющая скорости потока.

Если поддерживать тангенциальную составляющую скорость t/T постоянной, то амттлнтуда колебаний пропорциональна плотности измеряемого потока независимо от значений расхода, вязкости, концентрации и других физико-технических свойств измеряемой среды. О постоянстве /т можно судить по величине выходного сигнала-частоте / вихревых колебаний с приемника 2, так как эти два па.раметра связаны линейной однозначной зависимостью. Регули;ровка величины тангенциальной составляющей скорости осуществляется за счет тангенциального введения части потока в расширяющуюся область 9 прибора в направлении против вращения основного потока. Поток вводится по патрубку 8, расход в которой регулируется исполнительным механизмом 7. Выходной сигнал с приемника 2 поступает в блок сравнения 6, где он сравнивается с частотой задатчика 5. Сигнал рассогласования управляет работой исполнительного механизма 7 до тех пор, пока частота выходного сигнала не станет равна частоте задатчика 5. В этом режиме сигнал от приемника 2 поступает на индикатор плотности 4.

Для измерения вязкости в-ращающихся потоков жидкости и газа необходимо измерить силы вязкого трения, возникающие при взаимодействии слоев потока между стенкой прибора и границей ядра вихря. Эти силы создают момент, уравновешенный равным и противоположным по знаку внешним крутящим моментом, созданпым напором потока при прохождении последнего через струезавихрительный аппарат прибора:

и

Зг„

где ц - коэффидиент динамической вязкости. Изменяя момент, который необходимо сообщить потоку для поддержания постоянства

тангенциальной составляющей скорости, но величине регулирующего воздействия можно судить о значениях вязкости потока.

Начальное положение исполнительного механизма 7 выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить минимальное значение частоты вихревых колебаний для жидкостей с минимальной заданной вязкостью. С увеличением вязкости измеряемого потока для поддержания

постоянст1ва выходной частоты вихревых колебаний исполнительный механизм 7 1меньшает значение расхода в патрубке 8. Угол поворота механизма 7 пропорционален коэффициенту динамической вязкости |л,. Блок 3 получает

информацию от блока 4 и блока 7, делит первую величину на вторую и выдает информацию о значениях коэффициента кинематической вязкости V потока.

Предмет изобретения

Способ измерения расхода потоков жидкостей и газов, основанный на том, что измеряемый поток закручивают струезавихряющим

аппаратом, .вводят в формирующее сужение и расширяющуюся область, где образуются вихревые колебания, пропарциональные расходу и преобразуемые в частоту следования электрич-ескнх импульсов, отличающийся тем, что, с целью одновременного измерения плотности и вязкости потока, отбирают часть потока из области перед струезавихряющим аппаратом, вводят его тангенциально в расширяющуюся область навстречу основному потоку, регулируют расход вспомогательного .потока с помощью исполнительного .механизма до выравнивания частоты вихревых колебаний основного потока с за ранее заданной частотой, добиваясь постоянства угловой скорости вращающегося потока, и при этом измеряют амплитуду вихревых колебаний, которая пропорциональна плотности измеряемого потока, и новорота исполнительного механизма, который пропорционален коэффициенту динамической вязкости, и по отношению плотности к коэффициенту динамической вязкости определяют коэффициент кинематической вязкости измеряемого потока.

i

X,v.