Устройство для измерения давления в потоке газа

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Саеетския

Сециалистическия

Республик оо991203 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 02. 01. 79 (21) 2705367/18-10

РЦМК з

С 01 L 19/ОО сярисоедннениемзаявки М—

Государственный коинтет

СССР по дмни изобретений н открытий (23) Приорнтет(331УДК531. 787 (O88.8) Опубликовано 2Ю183.Бюллетень Hо 3

Дата опубликования опнсания230183 (72) Автор изобретения

В.В.Эткин

Ъ

Всесоюзный дважды ордена Трудового .Красного фнамени -:--" "= .. „-:" теплотехнический научно-исследовательский ифтитуд им. Ф.Э. Дзержинского (71) Заявитель (54),УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В GOTOKE

ГАЗА

Йзобретенке относится к приборостроению, а именно к устройствам для: измерения статического давления и полного напора в потоках газа, транспортирующего взвешенные частицы.

Необходимость таких измерений имеется s э н е р г еeт и к еe, t хxиMм ии, металлурГии, авиационной, машиностроительной, пищевой, горной и других отраслях 1О промьааленности при контроле и регулировании параметров сплошных движущихся сред, в том числе при измерении расхода запыленных газов прибораьы переменного перепада давлений.

Известны устройства для измерения давления в потоке, содержащие введенную в поток трубку, конец которой ориентирован параллельно линиям тока контролируемой среды, и приемник давленкя потока.

Прк измерении полного напора приемник давления размещен ва лобовой поверхности концевого участка трубки, при измерении статического давленияна боковой поверхности Е1 3.

, Недостатком этих устройств является невозможйость кх использования для измерения запыленных газовых потоков вследствие эакупоривания и износа абразивными частицами трубки и прием- 30 ника давления. Для устранения этого недостатка через введенную в поток трубку продувают газ, предохраняющий ее от забивания вэвесьв.

Наиболее близким к прЕдлагаемому является устройство для измерения давления газа, содержащее продувочную трубку, введенную в поток и подсоединенную к линии подачи продувочного газа к измерительный блок (2 ).

Однако точность измерения этим . устройством невысока в связи с тем, что отбор давления, характеризующего измеряемое давление в контролируемом потоке, осуществляется во вторичной схеме йа значительном расстоянии от отКрЫтого конца трубки полного напора. Поэтому иэмеряеьнй сигнал включает в себя дополнительный первпад давлений, определяемай потерями напора на участке от выходной кромки трубки до точки отбора давления. Be личина этих потерь не остается ста- .. бильной в процессе измерения, так как зависит от числа Рейнольдса продуваемого газового потока, диаметра, длины, местных сопротивлений, шероховатости и загрязненности тракта.

Кроме того, поле скоростей проду-,,ваемого газа на койцевом участке

991203 трубки неравномерно, в отсутствие измеряемого потока, как правило, изменяется по параболическому закону и зависит от числа Рейнольдса продуваемой и других перечисленных выше причин. При встречном натекании измеряемого потока (измерение полного напора) такая эпюра скоростей часто оказывается неустойчивой и деформируется неопределенным образом, существенно влияя на величину потерь выхода. При измерении статического давления потока поле скоростей продуваемого газа на выходе иэ трубки не может быть равномерным в результате воздействия набегающего сбоку контролируемого потока на вытекающую из трубки струю продуваемого газа. Это также приводит к появлению значительных потерь выхода, которые входят составной частью в измеряеьый сигнал. Нестабильность этих потерь, вызванная например, нестабильностью продувки, приводит к погрешности измерения.

При измерении статическо о давления появляется необходимость контролировать и регулировать расход продуваемой среды, что усложняет вторичные схемы.

Нераанбмерное поле скоростей срещы, истекающей из трубки, наличие зон. (обычно пристенных) малых скоростей 30 способствуют попаданию в трубку частиц, транспортируемых потоком, что снижает надежность устройства.

Цель изобретения - повышение точ° ности и надежности измерения за счет 35 выравнивания поля скоростей истекающего газа.

Эта цель достигается твм, что в устройстве для измерения давления в потоке газа на конце продувочной 4р трубки выполнено сужение в виде расходомерного сопла с двумя приемниками давления в плоскостях .входного и выходного сечений на его внутренней поверхности, а в линии подачи проду- 45 вочного газа установлен дроссель, при этом приемники давления подключены к измерительному блоку.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит трубку 1,введенную в трубопровод 2, так что ее концевой участок размещен параллельно линиям тока контролируемого потока.

По трубке 1 продувается гаэ. На концевом участке трубки 1 установлен аырааниватель поля скоростей искающей среды, выполненный в виде расходомерного сопла 3 °

Вплотную к срезу концевого участка на внутренней боковой поверхности соп ла 3 размещен приемник 4 давления контролируемого потока, соединенный с регистратором 5 давления, входящим 6$ в измерительный блок б. Перепад давлений на сопле, пропорциональный расходу среды через приемник 4 давления и приемник 7, подается к регистратору 8. В трубке 1 установлен дроссель

9. Для защиты трубки 1 от износа взвесью, транспортируемой потоком, служит защита 9 и 10.

При измерении устройством давления торможения потока выходной конец трубки 1 устанавливается встречно потоку. В этом случае по показанию регистратора 8 контролируется постоянство расхода продувки, который в рабочих условиях поддерживается равным расходу, на котором проведена градуировка устройства.

При использовании устройства для измерения статического давления выходной конец трубки 1 располагается в потоке спутно, струйки продуваемого газа, истекающего из сопла 3, установленного на выходе иэ трубки 1, параллельны контролируемому потоку,и, следовательно, статические давления на срезе выходной кромки, и а том же сечении потока равны. Следует Лишь предупредить возможность возникновения скачков уплотнения на выходе газа иэ сопла 3.

Это может быть достигнуто путем установки дросселя 9 с критическим сечением. Тогда при любом давлении перед дросселем 9 скорость звука на выходе из сопла 3 не будет достигнута.

Наличие сопла 3 позволяет получить в выходном сечении трубки 1 равномерное поле скоростей продуваемого газа независимо от числа Рейнольдса среды а тракте продувки,диаметра., длины, местных сопротивлений, шероховатости и загрязненности тракта.

Взаимодействия такой хорошо организованной струи с контролируемым потоком деформации струи яаляЮтся более однозначными, Струя, эпюра ско» ростей которой близка к прямоугольной, более устойчива к случайным воздействиям при боковом натекании потока, чем.струя с параболической.эпюрой скоростей, образующаяся на выходе из трубки а отсутствии сопла 3. Все это стабилизирует н снижает, приближая к нулю, потери выхода продуваемого газа, которые, как отмечалось, являются составной частью сигнала, измеряемого приемником 4 давления. Тем самым повышается точность измерения по срав— нению с известными устройствами, работающими на том же принципе, В устройстве описываемой конструк« ции приемник 4 давления, по показаниям которого .регистрируется измеряемый полный напор, размещен непосредственно у среза трубки 1, вплотную к неМу. Поэтому погрешность измерения, вызванная потерями напора на

991203 участке от выходной кромки трубки 1 до точки отбора давления, величина которой в известных устройствах велика и нестабильна, так как зависит от числа Рейнольдса продуваемого газа, геометрических параметров тракта, продувки и степени его загрязнения, у предлагаемого устройства близка к нулю. Это также повышает точность измерения. Приемник 4 давления устройства защищен продувае мам газом от непосредственного контакта с потоком,-транспортирующим взвешенные частицы. На выходе из трубки 1 сопло 3 создает равномерное поле скоростей. Характерные для известных устройств зоны малой скорости отсутствуют. Это препятствует попаданию в трубку взвеси иэ потока и засорению ее. При измерении полного напора, когда трубка 1 установлена встречно контролируемому потоку, струйки продуваемого rasa, соударяясь с потоком, растекаются симметрично относительно оси выходного конца,. омывая его внешние стенки и защищая от износа и засорения.

При измерении статического давления продуваемый газ истекает спутно контролируемому потоку, препятствуя образованию завихрений эа кромкой трубки 1 и попаданию в нее загрязнений иэ потока.

Указанные обстоятельства делают, устройство надежным в работе.

При измерении полного напора потока расходомерное сопло используется и для измерения расхода продуваемого газа.

В этом случае приемник 4 давления, расположенный у среза сопла, используется одновременно как для контроля расхода продуваемого газа, так и для измерения торможения контролируемого потока. Этим достигается упрощение вторичной схемы предлагаемого устройства по сравнению с известными ..

Еще более значительное упрощение вторичной схеьи и эксплуатации достигается при использовании предлагаемого устройства для измерения статического давления. В рабочих условиях

I отпадает необходимость контролировать и поддерживать постоянным расход продуваемого rasa, поскольку потери напора на участке от приемника 4 дав.ления потока до среза сопла близки к нулю, и регистратор 5 фиксирует .непосредственно статическое давление потока. При этом, как указывалось, измеряемый сигнал практически не за висит от расхода продуваемого газа, » » если его скорость на выходе из трубки

1 ниже скорости звука. Последнее достигается установкой в трубке 1 дросселя 9 с критическим перепадом давлений. !

5 Устройство может найти широкое применение в проьишленных условиях для измерения давления запыленных потоков, когда применение известных устройств оказывается малоэффективным

2О или черезмерно сложным.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления я5 в потоке газа, содержащее продувочную трубку, введеннуЮ в поток, подсоединенную к линии подачи продувочного газа, и измерительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с щ целью повышения точности и надежности измерения путем выравнивания поля скоростей истекающего газа, в нем

:;на конце продувочной трубки выполне но сужение в виде расходомерного сопЗз ла с двумя приемниками давления в плоскостях входного и выходного сече1 ний на его внутренней поверхности, а в линйи подачи продувочного газа установлен дроссель, при этом приемники давления подключены к измери-

®» тельному блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. М., 45 1959, с. 157-162.

2. Еременко A.Ñ. и др. Методй экспериментального исследования аэро: динамики осевых турбомашин. Киев, 1961, с. 112-113 (прототип).

991203

Составитель О. Полев

Текред М. Коштура Корректор О. Вилак

Редактор Н. Лаэаренко

Фа О

Эакаэ 111/56 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий..

113035, Москва, й-35, Рауыская наб.„ д. 4/5 ЮВЮМ Юаню Й юя

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4