RU2244267C2 - Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine - Google Patents
Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244267C2 RU2244267C2 RU2002111519/28A RU2002111519A RU2244267C2 RU 2244267 C2 RU2244267 C2 RU 2244267C2 RU 2002111519/28 A RU2002111519/28 A RU 2002111519/28A RU 2002111519 A RU2002111519 A RU 2002111519A RU 2244267 C2 RU2244267 C2 RU 2244267C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- working
- slotted channel
- cavities
- measured
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области экспериментальной газодинамики, а точнее к способам определения коэффициента расхода газа при течении через щелевой канал в рабочей камере машины объемного действия и может быть использовано при исследовании рабочего процесса в машинах объемного действия.The invention relates to the field of experimental gas dynamics, and more specifically to methods for determining the gas flow coefficient during flow through the slotted channel in the working chamber of a volumetric machine and can be used to study the working process in volumetric machines.
Известен способ для определения массового расхода через щелевой канал путем статических продувок [1].A known method for determining the mass flow rate through the slotted channel by static blowing [1].
Способ заключается в том, что в машинах объемного действия устанавливают щелевой канал, имеющий фиксированный зазор, с площадью проходного сечения f. Продувки ведутся при постоянных давлениях Р1, Р2, и температурах T1, T2, до и после щелевого канала. Расход газа, прошедший через щелевой канал, измеряют с помощью известных устройств, например ротаметром или диафрагмой [2]. Затем из формулы [1]:The method consists in the fact that in machines of volumetric action, a slit channel is installed having a fixed gap with a passage area f. The purges are carried out at constant pressures P 1 , P 2 , and temperatures T 1 , T 2 , before and after the slotted channel. The gas flow passing through the slotted channel is measured using known devices, for example a rotameter or diaphragm [2]. Then from the formula [1]:
получают формулу для определения коэффициента расхода α:get the formula for determining the flow coefficient α:
где М - массовый расход через щелевой канал, кг/с;where M is the mass flow rate through the slotted channel, kg / s;
Р1, P2 - давления газа перед и после щелевого канала, Па;P 1 , P 2 - gas pressure before and after the slotted channel, Pa;
ρ1 - плотность газа перед щелевым каналом, кг/м3;ρ 1 - gas density in front of the slotted channel, kg / m 3 ;
f - площадь проходного сечения щелевого канала, м2;f is the area of the passage section of the slotted channel, m 2 ;
εp - коэффициент сжимаемости.ε p is the compressibility coefficient.
Недостатком такого метода является то, что для определения коэффициента расхода учитываются не все факторы, сопровождающие процесс течения газа через щелевой канал в работающей машине объемного действия, а именно: быстрое изменение давления и температуры до и после канала; подвижность стенок канала и быстрое изменение его проходного сечения, что, например, имеет место в проточной части клапанов или в зазоре между поршнем и цилиндром. Поэтому результаты статических продувок не дают точных результатов по величине М и α, имеющих место в действительных, нестационарных процессах.The disadvantage of this method is that not all factors accompanying the gas flow through the slotted channel in a working volumetric machine are taken into account to determine the flow coefficient, namely: a rapid change in pressure and temperature before and after the channel; the mobility of the channel walls and the rapid change in its bore, which, for example, takes place in the flow part of the valves or in the gap between the piston and the cylinder. Therefore, the results of static purges do not give exact results in terms of M and α, which occur in actual, non-stationary processes.
Наиболее близким из известных является способ определения расхода газа через щелевой канал при подвижных стенках канала [3]. Способ заключается в том, что в рабочей камере машины объемного действия размещают возвратно-поступательно движущийся поршень, обеспечивают постоянное давление с обеих сторон поршня, измеряют величины этих постоянных давлений и средний расход с помощью диафрагмы, далее коэффициент расхода может быть определен по формуле (2).The closest known method is to determine the gas flow through the slotted channel with moving walls of the channel [3]. The method consists in placing a reciprocating moving piston in the working chamber of a volumetric machine, providing constant pressure on both sides of the piston, measuring the values of these constant pressures and average flow rate using a diaphragm, then the flow coefficient can be determined by the formula (2) .
Недостатком данного метода является то, что в исследуемых машинах объемного действия давления над и под поршнем постоянны, что не соответствует действительной картине нестационарного течения газа, имеющей место в рабочей камере в условиях быстро изменяющихся параметров газа и площади проходного сечения щелевого канала, поэтому невозможно получить точные результаты для определения мгновенного коэффициента расхода.The disadvantage of this method is that in the studied machines the volumetric effects of pressure above and below the piston are constant, which does not correspond to the actual picture of the unsteady gas flow that takes place in the working chamber under rapidly changing gas parameters and the passage area of the slot channel, so it is impossible to obtain accurate results for determining instantaneous flow rate.
Задачей изобретения является определение коэффициента расхода газа через малые интервалы времени при его течении через щелевой канал в рабочей камере машины объемного действия в условиях подвижности стенок канала, изменяющихся значений площади проходного сечения и давлений на входе и выходе щелевого канала.The objective of the invention is to determine the coefficient of gas flow at short intervals when it flows through the slotted channel in the working chamber of a volumetric machine under the conditions of mobility of the channel walls, changing values of the passage area and pressures at the entrance and exit of the slotted channel.
Задача изобретения достигается тем, что в герметичной рабочей камере размещают двигающийся возвратно-поступательно поршень двойного действия таким образом, что образуются две рабочие полости, сообщающиеся между собой либо через щелевой канал между поршнем и цилиндром, либо через самодействующий клапан, установленный на поршне. Затем в каждой рабочей полости измеряют мгновенные значения текущих величин через малые равные промежутки времени Δτ: температуру T, давление газа Р, геометрического объема V в каждый момент времени и площадь f проходного сечения щелевого канала, а массовый расход М определяют по формуле:The objective of the invention is achieved in that a double-acting reciprocating piston is placed in a sealed working chamber in such a way that two working cavities are formed, communicating with each other either through a slotted channel between the piston and the cylinder, or through a self-acting valve mounted on the piston. Then, in each working cavity, instantaneous values of current values are measured at small equal time intervals Δτ: temperature T, gas pressure P, geometric volume V at each moment of time and area f of the passage section of the slotted channel, and the mass flow rate M is determined by the formula:
где R - газовая постоянная, Дж/кг·К;where R is the gas constant, J / kg · K;
Рi - давление газа, измеренное на i-м шаге в одной из рабочих полостей, Па;P i is the gas pressure measured at the i-th step in one of the working cavities, Pa;
Рi-1 - давление газа, измеренное на i-1-м шаге, в той же рабочей полости, что и Рi, Па;P i-1 is the gas pressure measured at the i-1st step in the same working cavity as P i , Pa;
Ti - температура газа, измеренная на i-м шаге, в той же рабочей полости, что и Рi, К;T i - gas temperature measured at the i-th step, in the same working cavity as P i , K;
Ti-1 - температура газа, измеренная на i-1-м шаге, в той же рабочей полости, что и Рi, К;T i-1 is the gas temperature measured at the i-1st step in the same working cavity as P i , K;
Vi - геометрический объем рабочей полости на i-м шаге, в которой произведены измерения Рi, Ti, м3;V i - the geometric volume of the working cavity at the i-th step, in which the measurements of P i , T i , m 3 ;
Vi-1 - геометрический объем рабочей полости на i-1-м шаге, в которой произведены измерения Рi-1, Ti-1, м3;V i-1 is the geometric volume of the working cavity at the i-1-th step, in which measurements were taken P i-1 , T i-1 , m 3 ;
где N≥360 - число измерений за цикл;where N≥360 is the number of measurements per cycle;
υ - частота рабочего цикла машины объемного действия, а мгновенный коэффициент расхода газа α определяют по формуле:υ is the frequency of the duty cycle of a volumetric machine, and the instantaneous gas flow rate α is determined by the formula:
Предложенный способ определения мгновенного коэффициента расхода газа может быть осуществлен устройством, схема которого представлена на чертеже. Устройство содержит: рабочую камеру 1, возвратно-поступательно движущийся поршень 2, размещенный в рабочей камере 1 и разделяющий рабочую камеру 1 на две рабочие полости 3 и 4, которые сообщаются между собой через щелевой канал 5 между поршнем 2 и стенкой рабочей камеры 1. Сальник 6, для поддержания герметичности рабочей камеры 1, датчики мгновенного давления 7 и 8, датчики мгновенной температуры 9 и 10, размещенные в полостях 3 и 4, датчик перемещения поршня 11 и датчик измерения ширины щелевого канала 12, для усиления сигнала - усилитель 13, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14 - для преобразования сигнала в цифровой, ЭВМ 15 - для обработки цифрового сигнала, полученного с АЦП 14.The proposed method for determining the instantaneous gas flow rate can be implemented by a device, a diagram of which is shown in the drawing. The device comprises: a working chamber 1, a reciprocating moving piston 2, located in the working chamber 1 and dividing the working chamber 1 into two working cavities 3 and 4, which communicate with each other through a slot channel 5 between the piston 2 and the wall of the working chamber 1. The stuffing box 6, to maintain the tightness of the working chamber 1, instantaneous pressure sensors 7 and 8, instantaneous temperature sensors 9 and 10, placed in cavities 3 and 4, a piston displacement sensor 11 and a slot channel measuring sensor 12, to amplify the signal, an amplifier 13, analog -digit a new converter (ADC) 14 - for converting the signal to digital, a computer 15 - for processing a digital signal received from the ADC 14.
Сам способ реализуют следующим образом. Поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение в рабочей камере 1 и изменяет геометрические объемы V полостей 3 и 4, которые определяют с помощью датчика перемещения поршня 11, при этом площадь f проходного сечения щелевого канала 5, образованного стенками рабочей камеры 1 и боковой поверхностью поршня 2, определяют как разность площадей поперечного сечения цилиндра 1 и поперечного сечения поршня 2.The method itself is implemented as follows. The piston 2 reciprocates in the working chamber 1 and changes the geometric volumes V of the cavities 3 and 4, which are determined using the piston displacement sensor 11, while the area f of the passage section of the slotted channel 5 formed by the walls of the working chamber 1 and the side surface of the piston 2 , defined as the difference between the cross-sectional areas of the cylinder 1 and the cross-section of the piston 2.
где δ - ширина щелевого канала, м;where δ is the width of the slotted channel, m;
DЦ - диаметр рабочей камеры, м;D C - diameter of the working chamber, m;
DП - диаметр поршня, м.D P - piston diameter, m
При изменении объема V в рабочих полостях 3 и 4 мгновенные давления Р измеряют датчиками мгновенного давления 7 и 8, а мгновенные температуры Т измеряют датчиками мгновенной температуры 9 и 10. Перемещение поршня L измеряют датчиком перемещения 11, а площадь щелевого канала f в процессе движения поршня измеряют датчиком измерения ширины щелевого канала 12. Все эти измерения производят в обеих рабочих полостях на каждом i-м измерении, которые производятся общим количеством N измерений. Сигналы с датчиков непрерывно поступают на вход усилителя 13, и далее на АЦП 14, после АЦП 14 преобразованный сигнал в дискретном цифровом виде поступает в ЭВМ 15, где эти данные формируются в виде массива, причем их дискретность определяют малым интервалом времени Δτ. Далее этот массив обрабатывают специальной программой. Способ расчета мгновенного коэффициента расхода газа α заключается в следующем: через малый промежуток времени Δτ измеряют давления Р, температуры Т, перемещение поршня L и определяют объем рабочей полости по формулеWhen the volume V in the working cavities 3 and 4 changes, the instantaneous pressures P are measured by instantaneous pressure sensors 7 and 8, and the instantaneous temperatures T are measured by instantaneous temperature sensors 9 and 10. The movement of the piston L is measured by the displacement sensor 11, and the area of the slot channel f during the movement of the piston measured by a sensor measuring the width of the slotted channel 12. All these measurements are made in both working cavities on each i-th dimension, which are made by the total number of N measurements. The signals from the sensors are continuously fed to the input of the amplifier 13, and then to the ADC 14, after the ADC 14, the converted signal is transmitted in digital digital form to the computer 15, where this data is generated in the form of an array, and their discreteness is determined by a small time interval Δτ. Next, this array is processed with a special program. The method for calculating the instantaneous gas flow rate coefficient α is as follows: after a short period of time Δτ, pressures P, temperatures T, piston displacement L are measured and the volume of the working cavity is determined by the formula
где F - площадь поршня, м2.where F is the piston area, m 2 .
Далее определяют массовый расход газа М в рабочей полости. Для этого используют известное уравнение состояния [4]Next, determine the mass flow rate of gas M in the working cavity. To do this, use the well-known equation of state [4]
где т - масса газа, кг;where t is the mass of gas, kg;
R - газовая постоянная, Дж/(кг·К);R is the gas constant, J / (kg · K);
Р - давление, Па;P is the pressure, Pa;
V - объем занимаемый газом, м3;V is the volume occupied by gas, m 3 ;
Т - температура газа, К.T is the temperature of the gas, K.
из него следуетfollows from it
Тогда массовый расход М определяют как разность массы газа Δm в рассматриваемой рабочей полости между i-м и i-1-м измерением за интервал времени ΔτThen the mass flow rate M is defined as the difference of the gas mass Δm in the considered working cavity between the ith and i-1st measurements over the time interval Δτ
где Δm - разность массы газа между i-м и i-1-м измерением, кг;where Δm is the difference in gas mass between the i-th and i-1-th dimension, kg;
- масса газа в рассматриваемой рабочей полости вычисленная на i-ом шаге, кг; - the mass of gas in the considered working cavity calculated at the i-th step, kg;
- масса газа в рассматриваемой рабочей полости, вычисленная на i-1-м шаге, кг; - the mass of gas in the considered working cavity, calculated at the i-1st step, kg;
Подставив mi и mi-1 в выражение (8) получают массовый расход газа:Substituting m i and m i-1 in the expression (8) get the mass flow rate of gas:
где Рi, Ti, Vi и Рi-1, Ti-1, Vi-1 - значения давления, температуры и объема рабочей полости за малый интервал времени Δτ;where P i , T i , V i and P i-1 , T i-1 , V i-1 - pressure, temperature and volume of the working cavity for a small time interval Δτ;
Таким образом для определения массового расхода М используют измерения мгновенных значений указанных выше величин (P, T, V) в одной из рабочих полостей, взятые из сформированного в ЭВМ массива для соседних измерений i и i-1.Thus, to determine the mass flow rate M, measurements of instantaneous values of the above values (P, T, V) in one of the working cavities taken from a computer-generated array for adjacent measurements i and i-1 are used.
R - газовая постоянная, Дж/(кг·К).R is the gas constant, J / (kg · K).
Для определения М может рассматриваться любая из двух полостей.To determine M, either of the two cavities can be considered.
Далее находят мгновенный коэффициент расхода газа на i-м измерении при его течении через щелевой канал в рабочей камере машины объемного действия через массовый расход М:Next, find the instantaneous gas flow rate in the ith dimension when it flows through the slotted channel in the working chamber of the volumetric machine through the mass flow rate M:
где f - площадь проходного сечения щелевого канала, на i-м измерении, м2;where f is the area of the passage section of the slotted channel, in the i-th dimension, m 2 ;
εp - коэффициент сжимаемости, на i-м измерении, определяется по известному соотношению [1]:ε p - compressibility coefficient, on the i-th dimension, is determined by the known relation [1]:
p1, P2 - мгновенные давления газа до и после щелевого канала, наp 1 , P 2 - instantaneous gas pressure before and after the slot channel, on
i-м измерении, то есть мгновенные давления газа на i-м измерении в обеих полостях. Па;i-th dimension, i.e. instantaneous gas pressure on the i-th dimension in both cavities. Pa;
- плотность газа на входе в щелевой канал [4], кг/м3. - gas density at the entrance to the slotted channel [4], kg / m 3 .
T1 - температура газа перед щелевым каналом на i-м измерении, К.T 1 - gas temperature in front of the slotted channel in the i-th dimension, K.
Полученный коэффициент расхода можно применять для исследования и расчета нестационарных массообменных процессов в рабочих полостях машин объемного действия.The obtained flow coefficient can be used to study and calculate non-stationary mass transfer processes in the working cavities of volumetric machines.
Источники информацииSources of information
1. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 271с.1. Plastinin P.I. Theory and calculation of reciprocating compressors. M .: VO Agropromizdat, 1987 .-- 271 p.
2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1975. - 776 с.2. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. - L .: Mechanical Engineering, 1975 .-- 776 p.
3. Казаков А.А., Клибанов Е.Л., Бежанишвили Э.М., Дзотцев А.Б. Расчет поджимающих элементов для неметаллических поршневых колец // Холодильная техника. -1984. - №11. - С.36-39.3. Kazakov A.A., Klibanov E.L., Bezhanishvili E.M., Dzottsev A.B. Calculation of pressing elements for non-metallic piston rings // Refrigeration. -1984. - No. 11. - S. 36-39.
4. Кириллин В.А. и др. Техническая термодинамика: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1974. - 448 с.4. Kirillin V.A. et al. Technical Thermodynamics: A Textbook for High Schools. - M .: Energy, 1974.- 448 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111519/28A RU2244267C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111519/28A RU2244267C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002111519A RU2002111519A (en) | 2004-01-20 |
RU2244267C2 true RU2244267C2 (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=34880688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002111519/28A RU2244267C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2244267C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586792C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of determining coefficient of gas flow through nozzle assembly of turbine bypass gas turbine engine |
-
2002
- 2002-04-29 RU RU2002111519/28A patent/RU2244267C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Холодильная техника. 1984, N 11, c.36-39. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. - М.: Агропромиздат, 1987, c.123, 126, 207, 212, 230-247. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586792C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of determining coefficient of gas flow through nozzle assembly of turbine bypass gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002111519A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3021770C (en) | Revolving ultrasound field multiphase flowmeter | |
KR970028447A (en) | How to adjust high flow meter and measure flow rate | |
US4120033A (en) | Apparatus and method for determining pumping system head curves | |
RU2244267C2 (en) | Method of measuring gas consumption factor at flowing gas through slit channel in working chamber of volumetric action machine | |
US4154099A (en) | Process and device for measuring the ratio of the specific heats of a fluid at a constant pressure and a constant volume | |
JP5135367B2 (en) | Flow measuring device and method | |
Gasche et al. | Experimental analysis of the fluid structure interaction in a suction valve model | |
US3496771A (en) | Mass flow measuring device for a gaseous medium | |
van der Beek et al. | Gas oil piston prover, primary reference values for gas-volume | |
Svete et al. | Development of a liquid-flow pulsator | |
RU2399760C2 (en) | Method for determining liquid flow rate in well (versions) | |
Bergoglio et al. | INRIM continuous expansion system as high vacuum primary standard for gas pressure measurements below 9× 10− 2 Pa | |
CN201926495U (en) | Fluid sound velocity measurement device | |
RU2521091C1 (en) | Bubble-point pressure determination method | |
RU2231761C2 (en) | Procedure determining momentary coefficient of convective heat transfer to wall of working chamber of volumetric action machine | |
RU2305828C1 (en) | Method of determining parameters of material porosity | |
US2503676A (en) | Viscometer | |
GB2384312A (en) | On-line Rheological Measurement of Fluids | |
RU176017U1 (en) | Pneumatic sound pulsation generator | |
SE7610151L (en) | ELECTRONIC MEASUREMENT METER | |
SU623139A1 (en) | Method of determining permeability and filtration potential conductivity of porous materials | |
RU2718140C1 (en) | Method for measuring mass of one of components of a two-component substance with temperature correction and device for its implementation | |
RU2571321C1 (en) | Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well | |
RU2582305C1 (en) | Pressure sensor with digital outlet | |
CN109923377B (en) | Signal processing circuit, related chip, flowmeter and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050430 |