Способ измерения расхода потоков жидкостей и газов

"ческаалОПИСАНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 4282 3 Союз Советских Социалистических Республик(32) Приоритет -Опубликовано 15.05,74, Бюллетень М 18Дата опубликования описания 29.05.75 51) М. Кл. С 0111/00 Государственный квинтет Совета Министров СССР 53) УДК 681,121,8(088.8) елам изобретении открытий 72) Автор М. Е. Перельш изобретения1) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХО ПОТОКОВ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗО 2 Известен способ измерения расхода потоков жидкостей и газов, состоящий в том, что в потоке создают искусственные завихрения, являющиеся источником пропорциональных расходу 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 исполнительно- ного механизма до выравнивания частоты вихревых колеоаний основного потока с заранее заданной частотой, добиваясь постоянства угловои 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 измеряемот.о потока. Все перечисленные параметры измеряют независимо от значений расхода в трубопроводе с помощью одного известного вихревого датчи,ка расхода параллельно процессу измерения, расхода.15 На чертеже показано устроиство для осуществления предлагаемого способа, состоящее из вихревого счетчика-расходомера 1, приемника-преобразователя 2, индикатора 3 коэффициента кинематической вязкости, индикатора плотности 4, задатчика б постоянной частоты, блока сравнения б, исполнительного механизма 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:(2) где р - плотность; Ут - тангенциальная составляющая скорости потока.Если поддерживать тангенциальную составляющую скорость Ут постоянной, то амплитуда колебаний пропорциональна плотности измеряемого потока независимо от значений расхода, вязкости, концентрации и других физико-технических свойств измеряемой среды. 0 постоянстве Ут можно судить по величине выходного сигнала-частотевихревых колебаний с приемника 2, так как эти два параметра связаны линейной однозначной зависимостью. Регулировка величины тангенциальной составляющей скорости осуществляется за счет тангецциального 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 рассогласования 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 прц 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 юром потока при прохождении последнего через струезавихрительный аппарат прибора: где р - коэффициент динамической вязкости.Изменяя момент, который необходимо сообщить потоку для поддержания постоянства 25 30 35 40 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 постоянсцва,выходной 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 динамической, вязкости определяют коэффициент кинематической вязкости измеряемого потока.Заказ 81405 Изд, М 1592 Тираж 750 Подп.сное ЙНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил, пред. Патент