Файл: Ильинский В.М. Измерение массовых расходов.pdf

расходомера на точность измерения расхода не сказыва­

дующем. Через расходомер устанавливался и измерялся массовый расход. Затем упор 3 выводился в крайнее ле­ вое положение до зацепления с чувствительной крыль­ чаткой 2. В этом положении ручкой 6 упор 3 проворачи­ вался до положения, при котором крыльчатка' 1 занима­ ла нулевое положение. В этом

Затем упор 3 передвигался в крайнее правое поло­

фициентами Трі и Тѵ2 и коэффициентом Г р 3 = 0 . Анализ я сравнение осциллограмм, показанных на рис. 17, пока­ зывают, что без движения жидкости независимо от ве­ личины возмущения характер переходных процессов рас­ ходомера сохраняется и прибор представляет колеба­ тельное звено второго порядка.

75

Нарушение колебательности процесса при достиже­ нии крыльчаткой нулевого положения объясняется тем, что конструкция специального устройства не позволяет крыльчатке иметь отрицательных отклонений: достиже­ ние чувствительной крыльчаткой нулевого уровня сопро­ вождается ее ударом об упор, что и сказывается на даль­ нейшем протекании переходного процесса.

Переходные процессы для чувствительной крыльчат­ ки существенно зависят от величины расхода, причем увеличение расхода приводит к увеличению демпфирова­ ния колебательной системы. Так, например, при расходе, равном 0,53 кг/сек, характер переходного процесса носит явно колебательный характер; при расходе 1,05 кг/сек колебательность процесса сохраняется, но процесс уже приближается к апериодическому. И наконец, при рас­ ходе 2 и 3 кг/сек переходные процессы носят четко апе­ риодический характер, причем демпфирование значи­ тельно больше для расхода 3 кг/сек, чем для расхода 2 кг/сек.

На рис. 18,а показано .изменение постоянных времени и степени успокоения первичного преобразователя расхода в зависимости от величины скачкообразного возмущения с экстраполированием на всю шкалу прибора.

76

прохождении через максимум, нуль или промежуточное значение), а время затухания -свободных токов соизмеримо с временем проте­ кания механических переходных 'процессов.

Конструкция устройства, имитирующего скачкообразное измене­ ние расхода на расходомере К-1, представлена на рис. 16,6. Его устройство аналогично конструкции, применявшейся для определения динамических характеристик турборасходомера. Основное отличие заключается в том, что упор 3 вращается от электродвигателя. Пу­

тем перемещения упора 3 в левое положение устраняется вращатель­ ное воздействие двигателя Г-502 на ротор расходомера.

с аналитическими при различных массовых расходах. В пределах точности обработки осциллограмм Т составляла величину порядка 0,02 сек.

77

8. Критерии подобия

На основании теории турбомашин можно утверждать, что два расходомера будут по своим гидродинамическим показателям одинаковы при выполнении следующих ус­ ловий:

1) полного геометрического подобия проточной части (включая подобие шероховатости поверхностей);

2)подобия треугольников скоростей во всех соответ­ ствующих сечениях;

3)равенства чисел Рейнольдса во всех соответствую­ щих сечениях, что обеспечивает подобие явлений в ча­ сти проявления вязкости измеряемого потока.

Иными словами, физическое подобие имеет место тогда, когда в геометрически подобных системах подоб­ ны физические величины.

Число Рейнольдса может служить критерием подобия эпюры скоростей в тех типах расходомеров, в которых распределение скоростей сказывается на точности изме­ рения (приборы, в которых вход или выход потока па­ раллелен оси вращения). Таким образом, исходя из це­ лей применения числа Рейнольдса, за характеристиче­ ский показатель следует принимать не длину крыльчаток (как в турбомашинах), а гидравлический радиус их ка­ налов.

Гидравлический радиус гг равен отношению площади

где Ъ — высота лопасти крыльчатки; z — число лопастей. Имея в виду, что

Расход через любую крыльчатку G = pc2tt&rMaKo

78

Выражая высоту лопасти в долях от максимального радиуса, а с — в долях от окружной скорости:

Ь = Я*ГМ акс, с = К*и или с = К**шг.

Тогда

Г3Шр

При геометрическом и кинематическом подобии коэф­ фициенты К*, К** постоянны. Отсюда для подобных рас­ ходомеров

G

г 3 шр : COnSt.

Следовательно,

Таким образом, при подобном изменении размеров расходомера массовые расходы должны изменяться про­ порционально кубу отношения радиусов и первой степе­ ни отношения чисел оборотов и плотностей.

Представим момент массового расхода как

М0 = G (и2 г2 - И і г , ) = kGr*<* ( 1 - А \

или

M

liGr'a'• = const.

Тогда

M

M'

т. e, при подобном изменении размеров турбомашины и одновременном изменении числа оборотов и плотности крутящий момент на крыльчатке изменяется пропорцио­ нально пятой степени от отношения радиусов, второй степени — от отношения чисел оборотов и первой степе­ ни — от отношения плотностей измеряемых жидкостей.

Таким образом, эти уравнения подобия расходомеров, опираясь на известную экспериментально отработанную конструкцию позволяют определять требования при про­ ектировании новых приборов.

79