Тема Синтез дискретной системы (стр. 3 )

При измерении малых расходов, перепад давления на диафрагме может быть не достаточен для организации измерения. В таких случаях возможен вариант с установкой двух диафрагм с разным диметром и отбором разниц давлений до первой и после второй.

a) б)

Рисунок 4 - Стандартное сопло: а – при ; б – при

В случае измерения расхода газа, сопла могут устанавливаться на трубопроводе диаметром не менее 50 мм, в случае измерения расхода жидкости - не менее 30 мм. Относительная площадь сужающего устройства должна быть в пре делах 0,05 < m <0,64, а диаметр отверстия сопла d>15 мм.

Профиль входной части сопла образуется двумя дугами окружности, из которых одна касается торцевой поверхности сопла со стороны входа, а другая –

цилиндрической поверхности отверстия. Сопряжение обеих дуг происходит практически без излома. На рисунке 4 приведено сопло для m<0.444, сопло для m > 0,444 отличается конфигурацией профильной части.

Главное их достоинство — лучшее сопротивление истирающему действию потока, благодаря чему у них лучше, чем у диафрагм, сохраняется неизменность коэффициента расхода. Кроме того, у сопел коэффициент сужения , поэтому у них погрешность множителя меньше, а коэффициент расхода существенно выше, чем у диафрагм. Последнее позволяет измерять значительно большие расходы при одном и том же перепаде давления. Потеря давления у сопел также несколько меньше. Несмотря на все эти преимущества диафрагмы применяются гораздо чаще, чем сопла, вследствие простоты их изготовления. Это неоправданно особенно для труб небольших диаметров мм, в которых сле­дует применять именно сопла. Перед изготовлением сопла надо приготовить металлический шаблон по профилю входной части сопла. По шаблону обрабатывают сопло на токарном станке. Эта обработка не представляет большой сложности, если учесть, что допуски на радиусы и составляют 10 % при m<0.25 и 3 % при m>0.25. Тот же шаблон служит и для контроля входной части сопла при приемке [1].

1.4 Расходомерные трубы с особо малой относительной потерей давления

Наряду со стандартными имеются расходомерные трубы, отличающиеся очень малой относительной потерей давления и одновременно небольшой длиной в осевом направлении. Это достигается не за счет уменьшения самой потери давления, которая близка к потере в стандартных расходомерных трубах, а за счет увеличения перепада давления при одной и той же величине . Значение давления повышается от удара струи о торцевую плоскость или о крутой входной профиль сужающего устройства, а давление значительно понижается вследствие отрыва струи от стенки в горле трубы. К таким расходомерным трубам относятся: труба Далла, труба Хупера и сдвоенное сопло Вентури. Наибольшее распространение из них получила труба Далла. У всех у них отсутствует цилиндрическое горло и имеется очень короткий диффузор.

В цилиндрическом кожухе (рисунок 5) помещены два конуса: входной — конфузор с углом 40° и выходной — диффузор с углом 15°. Между ними имеется узкая кольцевая щель, через которую давление передается в усредняющую камеру. На наружных концах оба конуса образуют торцевые площадки.

В крутом месте перехода от конфузора к диффузору возникает отрыв струи от стенки, что вызывает значительное уменьшение отбираемого давления и

соответственное увеличение измеряемого перепада. Кроме того, последний немного возрастает и от удара струи в кольцевую торцевую площадку конфузора, в котором отбирается —давление В результате измеряемый перепад давления у трубы. Дала примерно в два раза больше, чем у трубы Вентури (при одинаковых отношениях m).

Небольшая потеря давления, а также меньшая длина трубы Далла, равная , — существенные ее достоинства. Но для труб Далла требуется большая длина прямого участка трубопровода не только по сравнению с трубами Вентури, но даже с диафрагмами и соплами. Кроме того, они применимы лишь при сравнительно больших числах Re [1].

Рисунок 5 - Труба Далла

1.5 Сужающие устройство для малых чисел Рейнольдса

Стандартные диафрагмы и сопла не применяются для небольших чисел Re, потому что в области этих чисел их коэффи­циенты расхода сильно зависят от числа Re. Для диафрагм эта область в зависимости от т простирается вплоть до Re = 104-2,6∙105, а у сопел — до 6∙105-2∙105. Однако вязкие ве­щества (в том числе и нефтепродукты) имеют числа Re порядка 102-104.

При малых числах Re коэффициенты С и у диафрагм увеличиваются с уменьше­нием Re, а у сопел, наоборот, — уменьшаются. В связи с этим сужающие устройства, которые могли бы сохранять постоянство а в этой области чисел, должны иметь промежуточные свойства между стандартными диафрагмами и соплами. Входная часть у них должна быть менее плавной, чем у сопел, но более плавной, чем у диафрагм.

Дополнительное сужение струи у них должно быть меньше, а следовательно, коэффициенты сужения и расхода больше, чем у стандартной диафрагмы. Тогда при уменьшении числа Re у них будет меньше возрастание коэффициента и появится возможность компенсации этого возрастания увеличением коэффициента потерь . Имеется несколько сужающих устройств, в которых взаимная компенсация изменения коэффи­циентов , и приводит постоянству коэффициента расхода

в области небольших чисел Рейнольдса. К этим устрой­ствам относятся: двойная диафрагма, диафрагма с входным конусом, диафрагма с двойным конусом, сопло четверть круга, сопло полукруга, комбинированное сопло и цилиндрическое сопло. Они отличаются друг от друга не только устройством, но и обла­стями чисел Re, в пределах которых у них сохраняется постоян­ство коэффициента .Более подробно рассмотрим устройство и принцип действия диафрагмы.

Двойная диафрагма — одно из первых сужающих устройств, предложенное и исследованное Вельцхольцем в 1936 г. Это устройство состоит (рисунок 6) из двух стандартных диско­вых диафрагм, расположенных на расстоянии друг от друга. Давление отбирается у передней плоскости первой вспомогательной диафрагмы, имеющей диаметр отверстия а давление — у задней плоскости второй основной диафрагмы, диаметр отверстия которой . Диаметр всегда больше, чем d.

Двойная диафрагма по своим свойствам — промежуточная между стандартной

Рисунок 6 - Двойная диафрагма

диафрагмой и стандартным соплом, так как вспомогательная диафрагма при правильно выбранном расстоянии облегчает вход потока в отверстие основной диафрагмы. В связи с этим потеря давления в ней меньше, чем у стандартной диафрагмы, но больше, чем у стандартного сопла, а значение коэффициента рас­хода меньше, чем у сопла, но больше, чем у диафрагмы.