Устройство для измерения давления в потоке газа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфвз СаеетскияСециалистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 02. 01.79 (21 2705367/18-10 И) М.Ка.ф с присоединением заявки Ю -С 01 1. 19/ОО Государственный коинтет СССР по дмни изобретений н открытий,Э. Дзержи итель 4),УСТРОЙСТ ЗИЕРЕНГАЗА ДАВЛЕНИЯ В ПОТО нения этогоую в потоке о аняющи ра приемвой порубки,вленияЙзобретенке относится к приборостроению, а именно к устройствам дляизмерения статического давления нполного напора в потоках газа, транспортирующего взвешенные частицы.Необходимость таких измерений имеется в энергетике, химии, металлурГии, авиационной, машиностроительной,пищевой, горной и других отрасляхпроиьааленности при контроле и регулировании параметров сплошных движу"щихся сред, в том числе при измерениирасхода запыленных газов прибораьыпеременного перепада давлений.Известны устройства для измерениядавления в потоке, содержащие введенную в поток трубку, конец которойориентирован параллельно линиям токаконтролируемой среды, и приемник давленкя потока,Прк измерении полного наланик давления размещен ва лобоверхности концевого участка тпри измерении статического дана фоновой поверхности 1 Э., Недостатком этих устройств являетсяневозможйость кх использования дляизмерения запыленных газовых потоковвследствие эакупоривания и износаабразивными частицами трубки и приемника давления. для устранедостатка через введеннтрубку продувают газ, пр д хрее от забивания вэвесьв.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измерения давления газа, содержащее продувочнуютрубку, введенную в поток и подсоеди- О неннув к линии подачи продувочногогаза к измерительный блок 2 ).Однако точность измерения этимустройством невысока в связи с тем, что отбор давления, характеризующегоизмеряемое давление в контролируемомпотоке, осуществляется во вторичнойсхеме йа значительном расстоянии ототКрмтого конца трубки полного напора, Поэтому иэмеряеьнй сигналвключает в себя дополнительный первпад давлений, определяемяй потеряминапора на участке от выходной кромкитрубки до точки отбора давления. Величина этих потерь не остается ста- .бильной в процессе измерения, таккак зависит от числа Рейнольдса продуваемого газового потока, диаметра, длины, местных сопротивлений, шероховатости и загрязненности тракта.Кроме того, поле скоростей продуаемого газа на концевом участкетрубки неравномерно, в отсутствиеизмеряемого потока, как правило, изменяется по параболическому закону изависит от числа Рейнольдса продуваемой и других перечисленных выше причин. При Встречном натекании измеряемого потока (измерение полного напора) такая эпюра скоростей часто оказывается неустойчивой и деформируетсянеопределенным образом, существенновлияя на величину потерь выхода. Приизмерении статического давления потока поле скоростей продуваемогогаза на выходе иэ трубки не можетбыть равномерным в результате воздействия набегающего сбоку контролируемого потока на вытекающую из трубкиструю продуваемого газа. Это такжеприводит к появлению значительныхпотерь выхода, которые входят состав.ной частью в измеряеьый сигнал. Нестабильность этих потерь, вызваннаянапример, нестабильностью продувки,приводит к погрешности измерения.При измерении статическо о давления появляется необходимость контролировать и регулировать расход продуваемой среды, что усложняет вторичные схемы,Нераэнбмерное поле скоростей срещы,Истекающей из трубки, наличие зон.(обычно пристенных) малых скоростей 30способствуют попаданию в трубку частиц, транспортируемых потоком, чтоснижает надежность устройства.Цель изобретения " повышение точ ности и надежности измерения за счет 35выравнивания поля скоростей истекающего газа.Эта цель достигается твм, что вустройстве для измерения давленияв потоке газа на конце продувочной 40трубки выполнено сужение в виде расходомерного сопла с двумя приемниками давления в плоскостях. входного ивыходного сечений на его внутреннейповерхности, а в линии подачи продувочного газа установлен дроссель,при этом приемники давления подключены к измерительному блоку.На чертеже схематически изображенопредлагаемое устройство.Устройство содержит трубку 1,введенную в трубопровод 2, так что ееконцевой участок размещен параллельно линиям тока контролируемого потока.По трубке 1 продувается гаэ. Наконцевом участке трубки 1 установленвыравниватель поля скоростей искающейсреды, выполненный в виде расходомерного сопла 3в измерительный блок б. Перепад давлений на сопле, пропорциональный расходу среды через приемник 4 давленияи приемник 7, подается к регистратору 8, В трубке 1 установлен дроссель9. Для защиты трубки 1 от износавзвесью, транспортируемой потоком,служит защита 9 и 10.При измерении устройством давления торможения потока выходной конецтрубки 1 устанавливается встречнопотоку. В этом случае по показаниюрегистратора 8 контролируется постоянство расхода продувки, который врабочих условиях поддерживается равным расходу, на котором проведенаградуировка устройства.При использовании устройства дляизмерения статического давления выходной конец трубки 1 располагаетсяв потоке спутно, струйки продуваемогогаза, истекающего из сопла 3, установленного на выходе иэ трубки 1, параллельны контролируемому потоку,и,следовательно, статические давленияна срезе выходной кромки, и в томже сечении потока равны. Следует Лишьпредупредить возможность возникновения скачков уплотнения на выходе газаиэ сопла 3.Это может быть достигнуто путемустановки дросселя 9 с критическимсечением. Тогда при любом давленииперед дросселем 9 скорость звука навыходе из сопла 3 не будет достигнута.Наличие сопла 3 позволяет получить в выходном сечении трубки 1равномерное поле скоростей продуваемого газа независимо от числа Рейнольдса среды в тракте продувки,диа-метра, длины, местных сопротивлений,шероховатости и загрязненности тракта.Взаимодействия такой хорошо организованной струи с контролируемымпотоком деформации струи являЮтсяболее однозначными, Струя, эпюра скоростей которой близка к прямоугольной,более устойчива к случайным воздействиям при боковом натекании потока,чем струя с параболической.эпюройскоростей, образующаяся на выходе изтрубки в отсутствии сопла 3. Все этостабилизирует н снижает, приближая кнулю, потери выхода продуваемого газа,которые, как отмечалось, являютсясоставной частью сигнала, измеряемогоприемником 4 давления. Тем самым повышается точность измерения по срав -нению с известными устройствами, работающими на том же принципе,В устройстве описываемой конструкции приемник 4 давления, по показаниям которого .регистрируется измерявший полный напор, размещен непосредственно у среза трубки 1, вплотнуюк неМу. Поэтому погрешность измерения, вызванная потерями напора на 60Вплотную к срезу концевого участка на внутренней боковой поверхности сопла 3 размещен приемник 4 давления контролируемого потока, соединенный с регистратором 5 давления, входящим 63М 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 дав-ления устройства защищен продуваемам 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 газа, 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 из 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 схема 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 отпадает необходимость контролироватьи поддерживать постоянным расходпродуваемого газа, поскольку потеринапора на участке от приемника 4 дав,ления потока до среза сопла близкик нулю, и регистратор 5 фиксирует.непосредственно статическое давлениепотока. Прн этом, как указывалось,измеряемый сигнал практически не зависит от расхода продуваемого газа,10 если его скорость на выходе из трубки1 ниже скорости звука. Последнее достигается установкой в трубке 1 дросселя 9 с критическим перепадом давлений.5 Устройство может найти широкоеприменение в проьишленных условияхдля измерения давления запыленных потоков, когда применение известныхустройств оказывается малоэффективным2 О или чрезмерно сложным,формула изобретенияУстройство для измерения давления25 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, сщ целью повышения точности и надежности измерения путем выравнивания поляскоростей истекающего газа, в нем.;на конце продувочной трубки выполнено сужение в виде расходомерного сопЗ ла с двумя приемниками давления в1 плоскостях входного и выходного сече 1ний на его внутренней поверхности, ав линйи подачи продувочного газаустановлен дроссель, при этом приемники давления подключены к иэмери-ф тельному блоку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Повх И,Л. Аэродинамическийэксперимент в машиностроении. М.,45 1959, с. 157-162.2. Еременко А.С. и др. Методйэкспериментального исследования аэро: динамики осевых турбомашин. Киев,1961, с. 112-113 (прототип).991203 Составитель Текред М.Кош Полевра Редакт аэаренк Вилак акаэ 111/5 П ое СССР йфф 4/5 ФВей нюансе ПП "Патентф, г. Ужгород л. Пр тная,ВНИИПИ Государственн по делам иэобретен113035, Москва, й,871го комитей и открыауыская н