Разработка и исследование вихревых расходомеров на основе взаимодействия потока жидкости с телом обтекания

• Автор: Маштаков, Борис Павлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 237 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Основные условные обозначения стр. 4.

2. Введение .стр. 7.

3.Глава I. Состояние вопроса по вихревому методу

измерения расхода стр. .

4. Глава 2. Исследование взаимодействия потока

жидкости с телом обтекания вихревого расходомера с целью определения частотных характеристик дорожки Кармана стр. .

5. Глава 3. Анализ структуры гидравлического

сигнала дорожки Кармана и методов обработки информации в вихревых

расходомерах стр. 5.

Глава 4. Методика проектирования вихревых расходомеров и анализ погрешностей приборов стр. 8.
7. Заключение .стр. 6.
8. Список литературы стр. 0.
9. Приложение I. Результаты эмпирического корре
ляционного анализа выходного сигнала вихревого расходомера с телами обтека
1 ния различной формы .стр. 7.
Ю. Приложение 2. Результаты исследования влияния
конструктивных параметров вихревого расходомера на частотные характеристики дорожки Кармана .стр.4.
. Приложение 3. Результаты исследования влияния
конструктивных параметров вихревого расходомера на энергетические характеристики дорожки Кармана стр.0.
. Приложение 4. Акт ГПИ опытных образцов вихре
вых преобразователей расхода ВИРстр.6.
. Приложение 5. Решение Госстандарта СССР о зане
сении вихревых преобразователей расхода
ВИР в Госреестр.стр.1.
. Приложение 6. Акт ГКИ вихревых преобразователей
расхода ВИР.стр.2.
. Приложение 7. Акт ГПИ опытных образцов вихревых преобразователей расхода ВИРМ.стр.5.
. Приложение В. Решение Госстандарта СССР о зане
сении вихревых преобразователей расхода
ВИРМ в Госреестр стр.9.
. Приложение 9. Акт о внедрении ВИР и ВИРМ
в серийное производство .стр.0.
. Приложение Ю. Отзыв о результатах эксплуата
ции вихревых преобразователей расхода
ВИР на объектах Главтюменьнефтегаза.стр.3.
. Приложение II. Расчет экономической эффектив
ности от использования вихревых преобразователей ВИР на объектах Главтюменьнефтегаза .стр.4.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Не число Рейнольдса
Ч величина измеряемого расхода
Л частота вихреобразования
Л мгновенное значение частоты вихреобразования
математическое ожидание частоты вихреобразования
В дисперсия частоты вихреобразования
б среднеквадратичное отклонение частоты вихреобразования
коэффициент вариации частоты вихреобразования
характерный размер тела обтекания
число Струхаля
мгновенное значение числа Струхаля
М5ц математическое ожидание числа Струхаля
В5ц дисперсия числа Струхаля
среднеквадратичное отклонение числа Струхаля коэффициент вариации числа Струхаля
БК осредненное по автомодельной области чисел Рейнольдса значение числа Струхаля нелинейность числа Струхаля
радиус ядра вихря
Р давление измеряемой среды
кинематическая вязкость измеряемой среды
Р плотность измеряемой среды дРсопр невозвратимые потери давления на теле обтекания
С коэффициент лобового сопротивления тела обтекания
С мгновенное значение коэффициента лобового сопротивления тела обтекания
Мс математическое ожидание коэффициента лобового сопротивления тела обтекания
Сх осредненное по автомодельной области чисел Рейнольдса значение коэффициента лобового сопротивления тела обтекания
I, диаметр условного прохода трубопровода с. систематический параметр,равный отношению характерного размера тела обтекания к диаметру условного прохода трубопровода
А систематический параметр,равный отношению продольного размера тела обтекания к поперечному относительно потока
систематический параметр,равный отношению размера от передней кромки тела обтекания до точки расположения сенсора
У2 систематический параметр,равный отношению размера между верхней нижней кромкой тела обтекания и точкой расположения сенсора к диаметру условного прохода трубопровода
коэффициент турбулентности потока
6 осредненное значение коэффициента турбулентности потока
передаточный коэффициент вихревого расходомера
мгновенное значение передаточного коэффициента вихревого расходомера
Кк конструкционный коэффициент вихревого расходомера Кма коэффициент использования перепада давления на теле
обтекания для целей измерения
отношение сигналшум гидравлического сигнала дорожки Кармана
порог срабатывания аыплитудного дискриминатора нестабильность порога срабатывания амплитудного дискриминатора
амплитуда колебаний чувствительного элемента первичного преобразователя вихревого расходомера коэффициент гидравлического сопротивления ширина камеры первичного преобразователя вихревого расходомера
постоянная времени интегрирования преобразователя частота аналог
ВВЕДЕНИЕ


Таким образом, функциональная зависимость числа Струхаля от числа Ве полностью определяет метрологические возможности вихревого расходомера обтекания. В настоящее время данная функция хорошо изучена применительно к телу обтекания, выполненному в виде цилиндра. АВе 0,8 0,8I5 0,3 дВе2
,8 i3 0,6Ве4. По данным фирмы 7 i , , использующей в качестве тела обтекания цилиндр, нелинейность числа Струхаля в диапазоне чисел Рейнольдса 2Ю3 Ю5 для газов и в диапазоне чисел Рейнольдса 4Ю3 1,4 для жидкостей не превышает 1 . Первое сообщение об использовании информативных свойств дорожки Кармана для целей измерения расхода относится к г. Согласно мнению специалистов в области измерения расхода, последующие два десятилетия будут принадлежать приборам, работающим на основе принципа колебательного движения потока, точно так же,
как годы были годами доминирования турбинных и магнитных измерителей потока. Рассмотренные выше преобразователи расхода имеют существенное отличие от тахометрических, заключающееся в том, что частотный выходной сигнал является естественным физическим свойством вихревых потоков, а не результатом механического преобразования поступательногоь движения шара, крыльчатки или свободно плавающего ротора. По отношению к расходомерам переменного и постоянного перепада давления, к электромагнитным, ультразвуковым, ионизаг ционным, калориметрическим, термоанемометрическим и т. Преимущество по отношению к электромагнитным расходомерам заключается также в некритичности требований к измеряемой среде с точки зрения электропроводности и в меньшей металлоемкости. Отсутствие дополнительных погрешностей от пространственной ориентации вихревых расходомеров является дополнительным их преимуществом по отношению к ротаметрам. Существенным преимуществом вихревых расходомеров является возможность их применения в трубопроводах большого . Сравнение . I приводит к выводу, что по некоторым параметрам величина гидродинамических потерь, технологичность и простота изготовления, меньшая металлоемкость и стоимость вихревые расходомеры обтекания имеют некоторое преимущество по отношению к вихревым расходомерам с принудительной закруткой потока. Оба указанных способа формирования вихревого . На рис. Линиями а,а обозначены границы зоны вытеснения, точкой А место отрыва вихря. В зависимости от мгновенного состояния потока, даже при фиксированном числе Й. Вследствие этого, фактическое значение характерного размера тела обтекания с будет отличаться от на вероятностную величину л с . Г циркуляция вихря. Г Я л 7. Уг вектор касательной скорости. Т.к. Струхаля. Рассматривая условие устойчивости вихревой дорожки для бесконечного потока, Кочин показал, что это условие более правильно назвать условием наименьшей неустойчивости, т. Однако наличие стенок трубопровода стабилизирует процесс вихреобразования и, как будет показано ниже, возможно такое соотношение размеров конструктивных элементов измерительного участка трубопровода, когда дисперсия частоты вихреобразования будет минимальна. Число Струхаля является независимым критерия подобия для случая, когда нестационарность движения потока задается граничными условиями турбина, винт, колесо и т. В случае вихревых расходомеров нестационарность потока является следствием стационарного обтекания препятствия, ввиду чего число Струхаля зависимый критерий подобия. При этом, с тела обтекания срываются вихри, частота срыва которых заранее неизвестна и определяется условиями обтекания. В связи с этим для вихревых расходомеров более приемлемо выражение 5. Таким образом, в отношении величины случайной погрешности измерения вихревые расходомеры уступают турбинным, однако введение в измерительный тракт интегратора позволяет свести случайную погрешность практически к нулю без потери приоритета в быстродействии. Несмотря на показанную картину вероятностного поведения потока в зоне его взаимодействия с телом обтекания,случайная погрешность измерения вихревых расходомеров ниже, чем у электромагнитных, улътрозвуковых,термоанемометрических и т.