Устройство для определения скорости потока Советский патент 1981 года по МПК G01P5/10 

1. Изобретение относится к .измерительной технике, в частности к устройствам для определения большой ско рости преимущественно механически загрязненных потоков. Известны устройства типа вертушек и прочие для измерения скорости пото ка 1. Однако такие устройства не могут быть применены при определении больших скоростей потока загрязненных потоков. Известны также устройства для измерения скоростей потока в виде термоанемометрической аппаратуры f2j. Однако они сложны в изготовлении и имеют малую механическую прочность Наиболее близким к предлагаемому является устройство, с помощью которого происходит измерение перепада температур между температурой чувств тельного элемента и температурой потока как функции скорости потока. Чувствительным элементом в известном устройстве является металлический корпус с цилиндрической поверхностью и термопара. На поверхности цилиндра при угле V, отсчитываемом от лобовой критической точки, равном 100 , заде лана термопара. При определении скорости потока измеряется с помощью термопары перепад температур между тетлпературой боковой образующей цилиндра при угле f, равном 100°, и температурой потока з. Однако известное устройство не обладает достаточной точностью измерения и не позволяет производить измерения при больших скоростях потока. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве корпус снаружи в интервале углов от О до 90° , отсчитываемых от оси потока на цилиндрической поверхности, снабжен тонкостенным нагреваемым элементом, с внутренней стороны которого в местах, соответствующих углам 35 и 90 , установлены термопары. На фиг. 1 изображены кривые распределения температуры поверхности цилиндра по периметру; на фиг. 2 конструктивная схема устройства; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2. Перепад температур в известном устройстве имеет максимальное значение только при малых и средних скоростях, потока, т.е. при докритических

и малых критических числах Рейнольдса (Rg 8-10). Это видно из фиг. 1 где изображены кривые распределения температуры поверхности цилиндра J:

по периметру: при числах Rg 2-10 ,, при Rfi 2 10 -8-10 и при Rg 8-10

Кривая I пркаэьшает, что при больших скоростях потока, соответствующих числам Rg 8-10, при угле V-100 темпе)атура поверхности t, а тем самым и перепад температур между t и температурой потока, является минимальным, в связи с чем известное устройство является непригодным для измерения больших скоростей потока.

Предлагаемое устройство содержит рабочую часть 1 цилиндрической фор№л, изготовленную, например, из текстолита, пропитанного бокслитовым лаком, на которую в интервале от Ч О - 90 заподлицо установлен чувствительный элемент 2 (полоска констановой фольги толщиной 0,05-0,2 мм), термопары 3 и 4, прикрепленные к фольге соответственно птэи 90° и Н 35, индикаторный прибор 5 а виде чувствительного милливольтмера, градуированного в единицах измерения скорости, держатель б из нержавеющего материала,стабильный источник 7 постоянного тока.

Работа устройства основана на данных, полученных ПРИ исследованиях больших скоростей потока крторых показано, что при переходе к большим скоростям потока, соответствующим числам Rg 8-10, местоположение меиссимальной температуры стенки обтекаемого жидкостью или газом цилиндра продвигается против потока к лобовой критической точке цилиндра вплоть до угла S 35 (фиг. 1-, кривая 1).

Устройство работает следующим образом.

При измерении скорости потока уст-ройство помещают перпендикулярно к потоку и ориентируют так, чтобы ось рабочего цилиндра 1, проходящая через У о, была параллельна потоку. Чувсталтельный элемент 2 нагревают непос редственным пропусканием через него постоянного электрического тока, величина которого легко рассчитывается или устанавливается экспериментально так, чтобы температура чувствительного элемента в потоках газа была на 50 , а в noTOKckX капельных жидкостей на « 10 , выше температуры потока.

При. малых скоростях потока, соответствующих числам Рейнольдса меньше 810, устройство работает, но чувствительность значительно ниже, так как в этом случае перепгщ температур на г.Оверхности чувствительного элемента 2 между дочками, соответствующими углам у 90 и М 35° , не будет максимальным (фиг. 1, кривые I и 1Й ) Если ПРИ числах 8-10 максимальная температура поверхности чувствительного элемента наблюдается при , то ПРИ Rg 8-10® и том же угле Y 90 - минимальная (фиг. 1, кривая К Поэтому при достижении больших скоростей потока (Re e-lO) на выводах от термопар меняется электрическая полярность, что и указывает нижний предел измеряемой скорости, лпя кото рой предназначено предлагаемое устройство.

При дальнейшем возрастании скорости потока изменяется перепад температур на поверхности чувствительного элемента 2 между его точками, соответствующими углам и Ч Эо (фиг. 1, u,t) , который фиксируют чувствительным милливольтметром 5, тариpOBeiHH iM в единицах измерения скорос,ти.

Ввиду того, что при изменении температуры потока соответственно про- . порционс1льно изменяется и температура всей поверхности чувствительного элемента 2, кривая тарирования устройства практически не зависит от температу1Ж1 потока.

ПредлагаемОэ устройство позволяет повысить точность измерений и расширить диапазон измеряемых скоростей, я

Формула изобретения

Устройство для определения скорости потока, содержащее корпус с цилиндрической поверхностью и термопары, отл и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона, снабжено тонкостенньвл нагреваемым элементом, размещенным снаружи на корпусе в интёрвгше углов от О до , отсчитываемых от оси потока на цилиндрической поверхности, с внутренней стороны которого в местах-, соответствующих углам 35 и 90, установлены термопары.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Техника добычи нефти. М., Недрё, 1973, с. 237.

2.Земская А.С. и др. влияние близости стенки на показания термоанемометра в ламинарном и турбулентном пограничном.слое. Известие Сибирского отделения АН СССР. Вып. 3, 1977 13, с. 29-35.

3.Локшин В.А. Измерение малых скоростей газовоздушных потоков. Теплоэнергетика, 1977, 5, с. 53 (прототип).

4.Труды АН Литовской ССР. 1973, серия-Б, т. 3(76), с. 99-109.