РАСХОДОМЕР

Полезная модель относится к измерительной технике, используемой для определения расхода транспортируемой среды (жидкость, пар и газ) в трубопроводах.
Известны расходомеры текучей среды, содержащие зонд для измерения перепада давлений (датчик давления), средства детектирования давления и приемники полного и статического давлений, соединенные каждый со своей внутренней камерой, размещенной в теле зонда (см., например, патент РФ №2263882 по кл. G01F 1/46 за 2001 год).
К недостаткам известных расходомеров следует отнести их большие габаритные размеры, ограничивающие применение расходомеров для автоматизации процессов регулирования в условиях реальных объектов, например, контуров АЭС.
Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является расходомер, содержащий датчик давления и гаситель неравномерности потока, выполненный в виде коаксиальной вставки, между которой и внутренней поверхностью трубопровода размещены радиальные перегородки, образующие продольные каналы одинакового сечения (см., например, патент РФ №2339004 по кл. G01F 1/46 за 2008 год).
К недостаткам описанного устройства следует отнести недопустимо большую погрешность оценки расхода рабочей среды, обусловленную некачественным определением среднерасходной скорости потока.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и повышение точности измерения расхода рабочей среды.
N
N
S
Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном расходомере, содержащем датчик давления и гаситель неравномерности потока, по предложенной полезной модели в корпусе последнего через дистанционную втулку установлены первая и вторая ступени гасителя, выполненные в виде перфорированных цилиндрическими отверстиями дисков, и размещен конфузор, при этом длина дистанционной втулки составляет (0,3-0,5)D (где D - диаметр трубопровода), степени перфорации первой и второй ступеней гасителя соотносятся, как 2:1, а внутренняя поверхность конфузора выполнена с равномерно распределенной шероховатостью с высотой бугорков шероховатости K, равной (0,02-0,025)δ, где δ - толщина пограничного слоя в выходном сечении конфузора.
Описанное выполнение расходомера позволяет довести точность измерения расхода до уровня 2%, что подтверждается математическим моделированием процессов течения и оптимизационными расчетами конструктивных элементов устройства, обеспечивающих получение стабильного и практически равномерного поля скоростей в сечении, где производится точечное измерение скорости в центре измерительного конфузорного сопла.
На фиг.1 схематично представлено предложенное устройство, а на фиг.2 - эпюра скоростей в сечении измерения характерной скорости, полученная математическим моделированием.
N
Расходомер содержит подсоединенный к трубопроводу 1 с диаметром D корпус 2, в котором через дистанционную втулку 3 установлены первая 4 и вторая 5 ступени гасителя неравномерности потока. На выходе корпуса 2 размещен конфузор 6, в выходном сопле которого установлен датчик давления 7, например, трубка Пито.
Устройство работает следующим образом.
Неравномерный поток с любой формой неравномерности подводится внутрь корпуса 2, в котором перфорированный диск 4 (первая ступень гасителя) распределяет рабочую среду по всему объему корпуса 2. Указанная ступень гасит возможную закрутку потока в вихревых шнурах, но полностью не может ликвидировать окружную и радиальную неравномерности поля скоростей. Эту функцию выполняет перфорированный диск 5 (вторая ступень гасителя), на выходе из которого в конфузоре 6 формируется практически равномерное поле скоростей, не зависящее от формы входной неравномерности потока.
Измеренная датчиком 7 среднерасходная скорость позволяет вычислить расход, пользуясь уравнением неразрывности:
cp
G=ρCF, где:
G - массовый расход среды;
ρ - плотность среды;
F - площадь проходного сечения;
ср
С - среднерасходная скорость в поперечном сечении канала.