Струйный дифференциальный осцилляторный метод измерения параметров потока газов

• Автор: Хитрово, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Сравнительный анализ приборов измерения параметров потоков газов
Глава 2. Струйный дифференциальный осцилляторный метод измерения параметров потоков газов
2.1. Общие положения
2.2. Струйный дифференциальный частотный (СДЧ) метод измерения скорости набегающего потока
2.3. Струйный дифференциальный фазовый (СДФ) метод измерения скорости набегающего потока
2.4. Измерение малых перепадов давления газов
СДЧ и СДФ-методами
2.5. Измерение расходов при малых перепадах давления газов
СДЧ и СДФ-методами
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований осесимметричной затопленной воздушной струи,
гармонически пульсирующей по давлению питания
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Результаты эксперимента и их обсуждение
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Оценка возможных погрешностей измерения ППГ СДФ-методом и выбор настроечных параметров
4.1. Погрешность задания частоты пульсации
4.2. Погрешность базы измерения (мерных длин)
4.3. Погрешность коэффициента расхода
4.4. Оценка погрешности измерения фазы и скорости
4.5. Выбор настроечных параметров СДФ-преобразователя
4.5.1. Выбор давления питания

4.5.2. Выбор частоты и глубины гармонической пульсации
скорости струй в плечах СДФ-преобразователя
4.6. Выводы по главе
Глава 5. Проверка работоспособности СДФ-метода измерения малых скоростей, перепадов давления
и объемных расходов газов
5.1. Описание экспериментального образца
измерительного первичного СДФ-преобразователя
5.2. Тарировка СДФ-преобразователя в режиме измерения скорости
5.3. Тарировка СДФ-преобразователя в режиме измерения объемного расхода и перепада давления
5.4. Выводы по главе
Глава 6. Предложения по разработке схемы системы управления первичным СДФ-преобразователем 11111
Заключение
Литература
Приложение 1. Акт о внедрении результатов
диссертационной работы
Приложение 2. Описание патента РФ №2044322 «Способ измерения скорости потока текучей среды»
Приложение 3. Описание патента РФ №2405978 «Способ генерации пульсаций давления»

Введение.
Развитие техники и технологии вызывает потребность повышения технических характеристик приборов измерения параметров потока газов, а именно, скоростей, перепадов давления и расходов. Особый интерес проявляется к измерителям малых скоростей газов, которые применяются в таких областях как при работе вентиляционных систем и трубопроводов, объемов с контролируемой атмосферой - металлургических и стеклоплавильных печей, «чистых помещений», а также в навигационных задачах при малых перепадах давления, например, при медленных относительных перемещениях объекта, возможны также измерения режима помпажа в реактивных двигателях. Ввиду стремительного развития технологий весьма вероятно появление и других приложений.
Серьезность и актуальность проблемы таких измерений подтверждает наличие на рынке большого числа измерителей, охватывающих диапазон малых скоростей газов [39], создание ряда установок для тестирования и калибровки таких измерителей [58],[64],[68], а также создание в Национальной исследовательской лаборатории метрологии (Tsukuba, Ibaraki, Japan) специального прецизионного стенда для тестирования измерителей малых скоростей газов в диапазоне 0,05 - 1,4 м/с [69]. Проведенные на туннельном измерительном стенде с движущейся тележкой, имеющей точность до 1 мм/с, [70] сравнительные исследования 16-ти измерителей малых скоростей газов термоанемометрического и ультразвукового типа показали, что исследованные приборы имеют значительные величины погрешности (до 20% и более) при скоростях менее 0,2 м/с.
Внимание к измерителям малых скоростей газов подтверждается разработкой и применением стандартов, приведенных в [70], принятых в Японии, а именно JIS Т8202-1997 - «Анемометр общего пользования», по которому в измерителях с диапазоном менее 2 м/с требуемая точность измерений лежит в пределах 5% от максимального значения шкалы, и JIS М7606-1994

На рис.2.5 показана схема подключения СДФ-измерителя к трубопроводу для измерения перепада давления и расхода. Аналогично подключается и СДЧ-измеритель.
2.5. Измерение расходов при малых перепадах давления газов СДЧ и СДФ-методами.
СДЧ и СДФ-методы могут быть применены для измерения расходов при малых перепадов давления газов. Схема подключения СДЧ и СДФ-преобразователей в этом случае такая же, как изображенная на рис. 2.5.
При малых перепадах давления измеряемый объемный расход через местное сопротивление [17, с.32]:
0,=ДлЛл/2АРм/р (2.20)
где: и „ - коэффициент расхода сужающего устройства (местного сопротивления);
- проходное сечение сужающего устройства.
Подставляя в уравнение (2.20) уравнение (2.18) получаем уравнение определения объемного расхода СДЧ-методом:

(2.21)
Подставляя в уравнение (2.20) уравнение (2.19) получаем уравнение определения объемного расхода СДФ-методом:
2, = 360Ц„СЛ(/Л
Д.<Р.
(2.22)
Для получения уравнений для определения массового расхода СДЧ- и СДФ-методами правые части уравнений (2.21) и (2.22) умножаются на плотность р текучей среды.
Сравнение СДЧ и СДФ-методов показывает, что СДЧ-метод имеет более простое математическое описание, проще реализуется технически. Одна-