Способ измерения расхода потоков жидкостей и газов

йсессюзнау1

"ческтвае !

ОПИСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<а 4282! 3

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 22.05.72 (21) 1786692/18-10 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 29.05.75 (51) М. Кл. 6 Olf 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

15,э) УДК 681.121.8 (088.8) (72) Автор изобретения

М. Е. Перельштейн (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

ПОТОКОВ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

15

Известен способ измерения расхода потоков жидкостей и газов, состоящий в том, что .в потоке создают искусственные завихрения, являющиеся источником пропорциональных pBcxOäó вихревых колебаний, которые преобразуют в электрический сигнал приемниками-преобразователями и регистрируют частотомером или сумматором.

Указанный способ позволяет измерять только объемный расход жидкостей или газов. При автоматизации процессов нефтехимической технологии и в других отраслях промышленности часто параллельно с измерением расхода требуется производить измерение плотности и вязкости исследуемых сред. При этом нельзя изменять значение, расхода в трубопроводе, а система отбора проб измеряемого потока неудобна и не всегда возможпа по условиям технологии производства.

Для одновременного измерения плотности и вязкости потока, предлагается способ, сущность которого состоит в том, что отбирают часть потока из ооласти перед струезавих,ряющим аппаратом, вводят его тантенциально в рааширяющуюся область навстречу основному потоку, .регулируют расход .вспомогательного потока с помощью исполнительноного механизма до выравнивания частоты вихревых .колеоаний основного потока с заранее заданной частотой, добиваясь постоянства угловой скорости вращающегося потока, и при этом измеряют амплитуду вихревых колебаний, которая пропорциональна плотности измеряемого потока, и угол поворота исполнительного механизма, который пропорционален коэффициенту динагмической вязкости, а по отношению плотности к коэффициенту динамической .вязкости определяют коэффициент кинематической вязкости измеряемото потока. Все перечисленные параметры измеряют независимо от значений расхода в трубопроводе с помощью одного известного вихревого датчика расхода параллельно процессу измерения, расхода.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа, состоящее из вихревого счетчика-расходомера 1, приемника-преобразователя 2, индикатора 8 коэффициента кинематической вязкости, индикатора плотности 4, задатчика 5 постоянной частоты, блока сравнения б, исполнительного механнзма 7 со шкалой индикатора коэффициента динамической вязкости, свободного патрубка 8, расширяющейся области 9.

Расход потока по описываемому способу измеряют следующим образом.

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

428213

15

Учпа (2) где р — плотность; Ут — тангенциальная соста вляющая скорости потока.

Если поддерживать тангенциальную составляющую скорость Ут постоянной, то амплитуда колебаний пропорциональна плотности измеряемого потока независимо от значении расхода, вязкости, концентрации и других физико-технических свойств измеряемой среды. О постоянстве Ут можно судить по .величине выходного сигнала-частоте f вихревых колебаний с приемника 2, так как эти два параметра связаны линейной однозначной зависимостью. Регулировка 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 которо 1 регулируется исполнительным механизмом 7. Выходной сигнал с приемника

2 поступает в блок сравнения б, где он сравнивается с частотой задатчика 5. Сигнал рас.согласования 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 вращающихся 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, созданным на кром потока при прохождении последнего через струезавихрительный аппарат прибора: где p — коэффициент динамической вязкости.

Изменяя момент, который необходимо сообщить потоку для поддержания постоянства

45 тангенциальной составляющей скорости, по 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 постоянcTIBa,âûõûíîé частоты вихревых колебаний исполнительный механизм 7 уменьшает значение расхода в патрубке 8. Угол поворота механизма 7 пропорционален коэффициенту динамической вязкости р. Блок 3 получает информацию от блока 4 и блока 7, делит первую величину на .вторую и выдает информацию о значениях коэффициента кинематической вязкости у 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, пропорциональные расходу и преобразуемые .в частоту следования электрических 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 заранее заданной частотой, добиваясь постоянства угловой скорости .вращающегося потока, и при этом измеряют амплитуду вихревых колебаний, которая пропорциональна плотности измеряемого потока, и угол поворота исполнительного механизма, который пропорционален коэффициенту динамической вязкости, и по отношению плотности к коэффициенту динамическои,вязкости определяют коэффициент кинематической вязкости измеряемого потока.

Редок-.ор С. Хейфиц

Составитель H. Варнек

Техред А. Камьппникова

Корректор В. Гутман

Заказ 8-1| 495 Изд. коз 1592 Тираж 7ЬО По..п:.сное

ЙНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»