Файл: Бошняк, Л. Л. Измерения при теплотехнических исследованиях.pdf

потоком ротору. Непосредственное вычисление a3/a2Q затрудни­ тельно из-за незнания коэффициентов, входящих в а3, поэтому целе­ сообразно заменить эту величину такой, которая легко определя­

и поэтому возможно находить а3 по результатам экспериментов на жидкости достаточно малой вязкости в области высоких значений Q. Раскрывая значение коэффициента а 2, находим

а3= 4 - cD2p0Q0,

где р0 — плотность жидкости, использованной при определении Q0 по результатам испытаний. Теперь интересующая пас величина a3/a2Q может быть представлена в относительной форме

<Х134>

Экспериментальная проверка подтвердила приемлемость послед­ него выражения; на рис. 150 изображены обобщенные статические характеристики двух преобразователей, снятые на жидкостях с раз­

точек на графике свидетельствует о правильности выражения (XI.34). Сопоставление результатов экспериментов разных авторов с раз­ личными конструкциями преобразователей показывает, что в осе­ вых крыльчато-тахометрических преобразователях существует область практической автомодельности, наступающая при числах [Re£>y]rp (2 -4-3 ,5) 103. Для использования градуировочных за­ висимостей в критериальной форме при проведении измерений сле­ дует число ReL заменить его аналогом, не содержащим величины Q;

в соответствии с п. 4 гл. III

В качестве характерного размера в зависимости от задач иссле­ дования могут использоваться: гидравлический диаметр dr, услов­

ный диаметр трубопровода Dy, среднеквадратический диаметр D,

величина у SH или ход винтовой нарезки Я. В последнем случае критерий nv записывается особенно просто

358

При построении обобщенной статической характеристики конкрет­ ного преобразователя постоянные сомножители в (XI.34) могут быть опущены и тогда с учетом (XI.35) уравнение статической харак­ теристики принимает размерный вид

Рис. 150. Типичный вид экспериментальных обобщенных статиче­ ских характеристик тахометрических преобразователей (две раз­ личные конструкции)

Исследование обобщенных статических характеристик тахоме­ трических преобразователей с осевыми крыльчатками позволило наметить весьма эффективные принципы расширения нормального диапазона работы расходомеров (т. е. расширения области автомо­ дельности по числу Re). В основу этих методов заложено использо­ вание закона изменения X — f (Re) (см. рис. 27) для создания допол­ нительных моментов, прикладываемых к ротору преобразователя.

359

Рассмотрение типичных обобщенных характеристик (см. рис. 151, а) приводит к заключению о наличии трех характерных областей изменения р-. в области III коэффициент р почти постоянен, его небольшие изменения, по-видимому, связаны с неравномерно­ стью распределения скоростей по сечениями канала. Для лучшего

устройство, применяемое фирмой «Meterflow» (Англия), схема кото­ рого приведена на рис. 152; здесь используется рост К на ламинар­ ном режиме по мере снижения числа Re. Ротор преобразователя механически связан с барабаном, вращающимся с малым зазором в неподвижной обойме. Через этот зазор протекает часть жидкости. Размеры зазора назначаются такими, что в области режимов II на крыльчатке в зазоре устанавливается ламинарное течение, при котором снижение чисел Re вызывает рост X. В результате ротор под-

360

тормаживается, всплеск обобщенной характеристики сглаживается (см. рис. 151, б) и тем самым расширяется область постоянства |3.

В области / регулярный рост X по мере снижения числа Re пре­ валирует над прочими явлениями, коэффициент |3 снижается. Для компенсации вязкого торможения на этих режимах необходимо создание закономерно меняющегося дополнительного движущего момента. С этой целью в Ленинградском механическом институте (ЛМИ) разработано устройство 1, в котором с помощью неподвиж­ ных элементов типа пластин (гладких или гофрированных), распо­ ложенных в месте размещения ротора и ориентированных вдоль потока, достигается изменение эпюры скорости потока на роторе (рис. 153). Толщина пограничного слоя на пластинах находится

Рис. 153. Принципиальная схема выполнения компенсатора вязкости перестройкой эпюры скоростей:

1 — ротор; 2 — пластины; 3 — корпус

в обратной зависимости от числа Re. Поэтому падение частоты вра­ щения ротора, вызванное возрастанием X, компенсируется увели­ чением скорости потока в его ядре за счет возрастания толщины вытеснения пограничного слоя (см. рис. 151, в).

Обобщенные статические характеристики других типов тахометрических преобразователей расходомеров также могут быть пред­ ставлены в виде

где 8 Т — представляет собой сумму отношений моментов сопроти­ вления, не зависящих от числа Re, к величине движущего момента. Выражение для характерного размера получается аналитически, если рассматривать работу преобразователя на идеальной жидкости Р = / (Re) = 1. В работе [18] показано, что для шарикового пре­ образователя с тангенциальной камерой закрутки (рис. 148, 5)

361