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

этом параметр электрического выходного сигнала схемы, модулиро­ ванный величиной рQ, может быть любым: амплитуда, частота, фаза переменного тока, длительность импульсов и т. д.

На рис. 159 приведена упрощенная блок-схема расходомера, предложенная в работе [159]. Здесь плотномер выполнен в виде полого цилиндра, через который непрерывно проходит измеряемый поток. При цилиндре имеются две пары электрических катушек, приводящие его в колебания с резонансной частотой, зависящей от массы жидкости в цилиндре. Сигнал плотномера усиливается на­

кам массовых расходомеров подобных схем относятся: некоторая

меров, а также то, что датчики р и Q располагаются в различных сечениях трубопровода. Достоинство метода — возможность измере­ ния массового расхода с помощью существующих простых устройств и учет отклонений в температуре и давлении потока непосред­ ственно по показаниям прибора, без привлечения каких-либо до­ полнительных данных (подразумевается, что расходомер Q и плот­ номер используются в области автомодельности по числу Re).

Интересные возможности измерения массовых расходов гомо­ генных потоков открываются при комбинации сужающих устройств или других расходомеров переменного перепада давления, выход­

Выходной сигнал массового расходомера в этом случае получается делением: k 2pQ^/kiQ = (k2/kj) pQ.

Кроме сужающих устройств к расходомерам переменного пере­

378

которых может производиться с помощью различных электрических датчиков. Причем всегда может быть подобран датчик перепада давления с сигналом той же формы модуляции, что и сигнал расходо­ мера, пропорциональный Q. Например, при сочетании сужающего устройства с тахометрическим расходомером, перепад давления должен измеряться датчиком с частотно-модулированным сигналом (струнный преобразователь); при сочетании сужающего устройства с электромагнитным расходомером перепад давления должен измеряться датчиком с амплитудной модуляцией электрического сиг­ нала (индуктивным или емкост­ ным). Использование двух первич­ ных преобразователей одной и той же физической природы позволяет объединять конструктивно эти преобразователи. Примером массо­ вого расходомера подобного типа может служить датчик (рис. 160), предложенный в работе [140].

Ротор тахометрического преобра­ зователя жестко закреплен на поршне миниатюрной поршневой пары, цилиндр которой одновре­ менно играет роль подшипниковой втулки. Давление в полости под поршнем равно

где 5 Эф — эффективная площадь поршня; Fx — осевая сила, рав­ ная разности между силой, приложенной к ротору со стороны по­ тока, и силами трения в поршневой паре. Допуская, что силы трения пренебрежимо малы по сравнению с силой скоростного напора, имеем

где Сх — коэффициент лобового сопротивления ротора; 5 — пло­ щадь живого сечения потока в зоне ротора; 5Л — лобовая пло­ щадь ротора. С другой стороны, при малом торможении ротора его частота вращения равна

Производя деление сигналов, пропорциональных р и л , получаем

-£ = Т ^|^Р<г = *рОф (Re).

Полученное выражение следует рассматривать как статическую характеристику данного расходомера. Очевидно, что в первом при-

379

ближении обобщенная статическая характеристика такого расходо­ мера в критериальных координатах будет иметь вид

где L — характерный размер, равный \/k. Поскольку давление под поршнем кроме р (XI.43) пропорционально и статическому давлению в потоке, во вторую полость дифференциального манометра подается

того же материала; корпус преобра­ зователя и остальные части ротора — немагнитопроводны. Снаружи корпуса установлены два однотипных индукционных преобразова­ теля тахометров. При отсутствии осевого сдвига ротора в обоих тахометрических преобразователях генерируются синфазные импульсы. Винтовая нарезка лопастей крыльчатки вызывает временное рассо­ гласование в импульсах тахометров при осевом перемещении ротора. Это перемещение пропорционально силе скоростного напора, поэтому и величина фазового рассогласования импульсов двух тахометров оказывается (области автомодельности) пропорциональной pQ2:

Дер = &ipQ2.

Деля величину Дф на сигнал, пропорциональный п (частоту /), получаем значение промежутка времени Дt между импульсами, генерируемыми в двух тахометрах,

380

Длительность промежутка времени легко измеряется с помощью электронного счетчика. Авторы, предложившие этот вариант преоб­ разователя, справедливо указывают на необходимость температур­ ной компенсации деформации пружины.

Измерители массового расхода при значительных изменениях плотности гомогенных потоков. Как уже отмечалось, в этих случаях создается и поддерживается дополнительное перемещение жидкости, благодаря которому потоком приобретается некоторая дополнитель­ ная кинетическая энергия. Этот запас энергии используется для получения выходного сигнала расходомера. Поскольку мощность, необходимая для поддержания дополнительного движения, пропор­ циональна массе потока, уча­

щающимся цилиндром, увлекающим поток в принудительную цирку­

здесь wcр — скорость в ветви без дополнительного движения; v — скорость, приобретенная потоком в ветви за счет привода. Для идеальной жидкости, при установившемся движении и равенстве перепадов по ветвям полные давления в ветвях равны друг другу

381