RU2253851C2 - Method and device for measuring section hydraulic resistance factor - Google Patents
Method and device for measuring section hydraulic resistance factor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253851C2 RU2253851C2 RU2003124163/28A RU2003124163A RU2253851C2 RU 2253851 C2 RU2253851 C2 RU 2253851C2 RU 2003124163/28 A RU2003124163/28 A RU 2003124163/28A RU 2003124163 A RU2003124163 A RU 2003124163A RU 2253851 C2 RU2253851 C2 RU 2253851C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- path
- pressure
- chamber
- hydraulic resistance
- studied
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области определения гидравлического сопротивления трактов различных силовых, энергетических и технологических установок в авиации, космонавтике, в газовой, нефтехимической и др. отраслях промышленности.The invention relates to the field of determining the hydraulic resistance of paths of various power, energy and technological installations in aviation, astronautics, in the gas, petrochemical and other industries.
Известен "Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта и устройство для его осуществления", авторское свидетельство №1439421 от 06.04.87 г., в котором при испытании на выходе камеры включают вентилятор и на стационарном режиме засасывают воздух из атмосферы через вход испытуемого тракта, при этом с помощью датчика измеряют силу аэродинамического сопротивления и по формуле определяют коэффициент гидравлического сопротивления тракта.The well-known "Method for determining the hydraulic resistance coefficient of the tract and a device for its implementation", copyright certificate No. 1439421 of 04/06/87, in which, when tested at the outlet of the chamber, the fan is turned on and air from the atmosphere is sucked in through the inlet of the tested path in stationary mode, With the help of a sensor, the force of aerodynamic resistance is measured and the hydraulic resistance coefficient of the tract is determined by the formula.
Недостатками данного технического решения являются сложность устройства, высокий расход продуваемого воздуха и невозможность определять коэффициент гидравлического сопротивления тракта при использовании в качестве рабочего тела жидкости.The disadvantages of this technical solution are the complexity of the device, the high flow rate of the purged air and the inability to determine the coefficient of hydraulic resistance of the tract when using fluid as a working fluid.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является "Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта и устройство для его осуществления", авторское свидетельство №1830474 от 04.03.91., состоящий в том, что при заданных начальных условиях пропускают рабочее тело через исследуемый тракт, измеряют давление рабочего тела перед трактом, давление в окружающей среде на выходе из тракта и вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта.The closest technical solution adopted for the prototype is "A method for determining the hydraulic resistance coefficient of a tract and a device for its implementation", copyright certificate No. 1830474 of 03.03.91., Consisting in the fact that under given initial conditions pass the working fluid through the path, measure the pressure of the working fluid in front of the path, the pressure in the environment at the outlet of the path and calculate the coefficient of hydraulic resistance of the studied path.
Основными недостатками данного технического решения являютсяThe main disadvantages of this technical solution are
- невозможность определения гидравлического сопротивления тракта при использовании в качестве рабочего тела не газа, а жидкости;- the inability to determine the hydraulic resistance of the tract when using not gas but liquid as a working fluid;
- невозможность отследить малое изменение гидравлических характеристик за счет внесения незначительных конструктивных изменений в элементы проточной части тракта в процессе экспериментальной доводки и особенно в процессе форсирования силовых и энергетических установок различного назначения.- the inability to track a small change in hydraulic characteristics due to minor structural changes to the elements of the flow path in the process of experimental tuning and especially in the process of forcing power and energy plants for various purposes.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности экспериментального определения с повышенной точностью коэффициента гидравлического сопротивления полноразмерных трактов любой сложности с использованием натурного рабочего тела как в газообразном, так и в жидком состоянии.The objective of the proposed technical solution is to enable experimental determination with high accuracy of the hydraulic resistance coefficient of full-sized tracts of any complexity using a full-scale working fluid in both gaseous and liquid state.
Технический результат достигается тем, что одновременно с исследуемым трактом на переходном режиме при одинаковых заданных начальных условиях пропускают рабочее тело через эталонный тракт с известным коэффициентом гидравлического сопротивления, измеряют давление рабочего тела, темп изменения давления и разность давлений на входе в исследуемый и эталонный тракты и по результатам измерений вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта.The technical result is achieved by the fact that simultaneously with the test path in transition under the same given initial conditions, the working fluid is passed through a reference path with a known coefficient of hydraulic resistance, the pressure of the working fluid, the rate of pressure change and the pressure difference at the entrance to the test and reference paths are measured and the measurement results calculate the coefficient of hydraulic resistance of the investigated tract.
Предлагаемый способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта заключается в том, что на переходном режиме при заданных начальных условиях пропускают рабочее тело через исследуемый тракт, установленный на выходе основной камеры, измеряют давление рабочего тела перед трактом, давление в окружающей среде на выходе из тракта и вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта. Одновременно на переходном режиме при заданных одинаковых начальных условиях пропускают рабочее тело через эталонный тракт, установленный на выходе дополнительной камеры, с его известным коэффициентом гидравлического сопротивления, измеряют давление рабочего тела, измеряют темп изменения давления, измеряют разность давлений на входе в исследуемый тракт, установленный на выходе основной камеры, и эталонный тракт, установленный на выходе дополнительной камеры. По результатам измерений вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта, установленного на выходе основной камеры.The proposed method for determining the hydraulic resistance coefficient of the tract is that, under the given initial conditions, the working fluid is passed through the test fluid installed at the output of the main chamber, the pressure of the working fluid in front of the tract is measured, the pressure in the environment at the output of the tract, and the coefficient is calculated hydraulic resistance of the studied path. At the same time, in the transitional mode, under the given identical initial conditions, the working fluid is passed through the reference path installed at the output of the additional chamber with its known coefficient of hydraulic resistance, the pressure of the working fluid is measured, the rate of change of pressure is measured, the pressure difference at the entrance to the test path, set to the output of the main camera, and a reference path installed at the output of the secondary camera. According to the measurement results, the coefficient of hydraulic resistance of the studied path, installed at the output of the main chamber, is calculated.
На чертеже изображена схема устройства для определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта предлагаемым способом.The drawing shows a diagram of a device for determining the coefficient of hydraulic resistance of the tract of the proposed method.
Предлагаемое устройство, изображенное на чертеже, содержит основную камеру фиксированного объема 1 с крышкой 2 и днищем 3, источник 4 давления газа, магистраль подвода газа в основную камеру 5 с запорным краном 6, предохранительный клапан 7, измеритель давления газа в основной камере 8, держатель 9, исследуемый тракт 10 с запорным элементом исследуемого тракта 11 и измеритель давления в окружающей среде 12, дополнительную камеру 13 с измерителем давления газа 14. На выходе дополнительной камеры 13 установлен на держателе 15 эталонный тракт 16 с запорным элементом 17 эталонного тракта 16. Дополнительная камера 13 снабжена крышкой 18, днищем 19. На днищах основной 1 и дополнительной 13 камер имеются штуцеры 20, 21 с подсоединенным к ним измерителем 22 разности давлений на входе в исследуемый тракт 10 и эталонный тракт 16. На крышках основной камеры 1 и дополнительной камеры 13 установлены запорные краны 23 и 24, соединенные между собой газовой магистралью 25 и через тройник 26, магистраль 5 и запорный элемент 6 с источником 4 давления газа. На днищах основной 1 и дополнительной 13 камер также установлены соединенные между собой жидкостной магистралью 27 запорные краны 28 и 29, которые через тройник 30, магистраль 31 и кран 32 подсоединены к источнику жидкости 33. Кроме того, на днищах основной камеры 1 и дополнительной камеры 13 установлены измерители 34 и 35 уровня жидкости в них. На выходе из основного тракта 10 и эталонного тракта 16 трактов установлена сливная емкость 36 с системой перекачки жидкости, состоящей из всасывающей магистрали 37 с запорным краном 38, насоса 39, напорной магистрали 40 с запорным краном 41 и тройником 42, смонтированном на жидкостной магистрали 27, соединяющей краны 28 и 29, установленные на днищах основной камеры 1 и дополнительной камеры 13. В запорных элементах 11 и 17 исследуемого тракта 1 и эталонного тракта 16 установлены пробки 43 и 44 для удаления газовых включений при заполнении основной камеры 1 и дополнительной камеры 13 жидкостью.The proposed device, shown in the drawing, contains a main chamber of a fixed volume 1 with a cover 2 and a bottom 3, a gas pressure source 4, a gas supply line to the main chamber 5 with a shut-off valve 6, a safety valve 7, a gas pressure meter in the main chamber 8, a holder 9, the test path 10 with the shutoff element of the test path 11 and the environmental pressure gauge 12, an additional chamber 13 with a gas pressure gauge 14. At the output of the additional chamber 13, a reference path 16 s is mounted on the holder 15 m element 17 of the reference path 16. The additional chamber 13 is equipped with a cover 18, the bottom 19. On the bottoms of the main 1 and additional 13 chambers there are fittings 20, 21 with a pressure difference meter 22 connected to them at the entrance to the path 10 under study and a reference path 16. On shutoff valves 23 and 24 are installed on the covers of the main chamber 1 and the auxiliary chamber 13, interconnected by a gas line 25 and through a tee 26, a line 5 and a shut-off element 6 with a gas pressure source 4. On the bottoms of the main 1 and additional 13 chambers, shut-off valves 28 and 29 are also connected to each other by a liquid line 27, which are connected to a liquid source 33 through a tee 30, line 31 and a valve 32. In addition, on the bottoms of the main camera 1 and additional camera 13 installed meters 34 and 35 of the liquid level in them. At the exit of the main path 10 and the reference path 16 of the tracts, a drain tank 36 is installed with a fluid transfer system consisting of a suction line 37 with a shut-off valve 38, a pump 39, a pressure line 40 with a shut-off valve 41 and a tee 42 mounted on the liquid line 27, connecting cranes 28 and 29 installed on the bottoms of the main chamber 1 and the secondary chamber 13. In the shut-off elements 11 and 17 of the investigated path 1 and the reference path 16, plugs 43 and 44 are installed to remove gas inclusions when filling the main chamber 1 and d filling chamber 13 with liquid.
Дополнительная камера 13 с крышкой 18, днищем 19, держателем 15 и запорным элементом 17 эталонного тракта 16 идентичны по объему и форме с основной камерой 1 с крышкой 2, днищем 3, держателем 9 и запорным элементом 11 исследуемого тракта 10, причем запорный элемент 17 эталонного тракта 16 связан с запорным элементом 11 исследуемого тракта 10.The additional chamber 13 with a cover 18, a bottom 19, a holder 15 and a locking element 17 of the reference path 16 are identical in volume and shape to the main camera 1 with a cover 2, a bottom 3, a holder 9 and a locking element 11 of the test path 10, and the locking element 17 of the reference the path 16 is connected with the locking element 11 of the investigated path 10.
Принцип действия измерителей 34 и 35 соответственно уровня жидкости в основной камере 1 и уровня жидкости в дополнительной камере 13 основан на измерении разности статических давлений в газовых подушках камер 1 и 13 и в сечениях соответственно на входе в держатель 9 и на входе в держатель 15.The principle of operation of the meters 34 and 35, respectively, of the liquid level in the main chamber 1 and the liquid level in the additional chamber 13 is based on measuring the difference in static pressures in the gas cushions of the chambers 1 and 13 and in cross sections, respectively, at the entrance to the holder 9 and at the entrance to the holder 15.
Для упрощения конструкции предлагаемого устройства целесообразно основную камеру 1 и дополнительную камеру 13 объединить в одну с установкой по оси разделительной непроницаемой перегородки с образованием двух идентичных по объему и форме отсеков.To simplify the design of the proposed device, it is advisable to combine the main camera 1 and the additional camera 13 into one with the installation along the axis of the dividing impermeable partitions with the formation of two compartments identical in volume and shape.
Работа устройства, реализующего способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта, осуществляется следующим образом.The operation of the device that implements the method of determining the coefficient of hydraulic resistance of the tract is as follows.
При закрытых кранах 23, 24, 6, 28, 29, 32, 38 и 41 к держателям 9 и 15 прикрепляют соответственно испытуемый тракт 10 с запорным элементом 11 и эталонный тракт 16 с запорным элементом 17. Выворачиваются пробка 43 в запорном элементе 11 и пробка 44 в запорном элементе 17. Открываются краны 32, 28, 29 и от источника жидкости 33 основная 1 и дополнительная 13 камеры вместе с внутренними полостями испытуемого 10 и эталонного 16 трактов заполняются жидким рабочим телом. С появлением сплошных струй жидкости, сливаемой в емкость 36 через отверстия пробок 43, 44 в запорных элементах 11, 17, пробки 43, 44 закрываются. После достижения одинаковой заданной высоты столбов жидкости в камерах 1 и 13 краны 32, 28 и 29 закрываются. Процесс заливки жидкости контролируется измерителями уровня жидкости 34 и 35, установленными соответственно на днищах 3 и 19 камер 1 и 13. После заполнения камер 1 и 13 жидкостью открываются краны 6, 23 и 24 и газ из источника газа 4 начинает поступать в основную камеру 1 и дополнительную камеру 13. При достижении заданного и контролируемого измерителями 8, 14 давления в камерах 1, 13 краны 6, 23, 24 закрываются. Устройство оказывается подготовленным к проведению испытания для определения коэффициента гидравлического сопротивления исследуемого тракта 10 при известном значении коэффициента гидравлического сопротивления эталонного тракта 16 и одинаковых начальных условиях по давлению газа и высоте столбов жидкости в основной 1 и дополнительной 13 камерах, т.е. при одинаковых начальных давлениях в сечениях на входе в исследуемый 10 и эталонный тракты. После достижения одинаковых начальных условий синхронно открывают соединенные между собой запорный элемент 11 и запорный элемент 17 и одновременно под действием избыточных давлений газа в камерах 1 и 13 начинается истечение (проливка) через исследуемый тракт 10 и эталонный тракт 16 рабочего тела - жидкости в сливную емкость 36 при постоянном давлении в окружающей среде, регистрируемом измерителем 12. Изменение давлений газа по времени (темп изменения давлений) в основной 1 и дополнительной 13 камерах в процессе проливки трактов 10 и 16 непрерывно регистрируется измерителями давления газа в камерах 8 и 14, а разность полных давлений в сечениях на входе в исследуемый тракт 10 и на входе в эталонный тракт 16 регистрируется измерителем перепада давления 22. Одновременно и непрерывно в процессе проливки трактов регистрируются уменьшаемые по времени уровни столбов жидкости в основной 1 и дополнительной 13 камерах соответственно измерителями уровней жидкости 34 и 35. Выходные электрические сигналы измерителей давления газа 8, 14 в камерах 1, 13, измерителя давления газа в окружающей среде 12, измерителя 22 перепада полного давления в сечениях на входе в исследуемый тракт 10 и на входе в эталонный тракт 16, а также измерителей 34 и 35 уровней жидкости в камерах 1,13 поступают на вход вычислительного устройства (на схеме не показано) для обработки результатов измерения и вычисления в темпе проведения испытаний (или после его окончания) коэффициента гидравлического сопротивления исследуемого тракта по формуле:When the valves 23, 24, 6, 28, 29, 32, 38 and 41 are closed, the test path 10 with the locking element 11 and the reference path 16 with the locking element 17 are attached to the holders 9 and 15, respectively. The plug 43 in the locking element 11 and the plug 44 in the locking element 17. The taps 32, 28, 29 are opened, and from the fluid source 33 the main 1 and additional 13 chambers are filled with the working fluid along with the internal cavities of the test 10 and the reference 16 paths. With the advent of continuous jets of liquid discharged into the container 36 through the openings of the plugs 43, 44 in the locking elements 11, 17, the plugs 43, 44 are closed. After reaching the same predetermined height of the liquid columns in the chambers 1 and 13, the taps 32, 28 and 29 are closed. The process of pouring liquid is controlled by liquid level meters 34 and 35, installed respectively on the bottoms 3 and 19 of chambers 1 and 13. After filling chambers 1 and 13 with liquid, taps 6, 23 and 24 open and gas from the gas source 4 begins to flow into the main chamber 1 and additional chamber 13. Upon reaching a predetermined and controlled by meters 8, 14 pressure in the chambers 1, 13, the taps 6, 23, 24 are closed. The device turns out to be prepared for the test to determine the hydraulic resistance coefficient of the studied path 10 with a known value of the hydraulic resistance coefficient of the reference path 16 and the same initial conditions for gas pressure and the height of the liquid columns in the main 1 and additional 13 chambers, i.e. at the same initial pressure in the sections at the entrance to the investigated 10 and the reference paths. After reaching the same initial conditions, the interconnected locking element 11 and the locking element 17 are synchronously opened and, at the same time, under the influence of excessive gas pressures in the chambers 1 and 13, the outflow (pouring) through the studied path 10 and the reference path 16 of the working fluid — liquid into the drain tank 36 at a constant pressure in the environment recorded by the meter 12. The change in gas pressure over time (rate of change of pressure) in the main 1 and 13 additional chambers during the shedding of paths 10 and 16 continuously p is recorded by gas pressure meters in chambers 8 and 14, and the difference in total pressures in the cross sections at the inlet to the path under study 10 and at the entrance to the reference path 16 is recorded by the differential pressure meter 22. Simultaneously and continuously during the course of the paths shedding, the liquid column levels decreasing in time are recorded in main 1 and additional 13 chambers, respectively, liquid level meters 34 and 35. The output electrical signals of gas pressure meters 8, 14 in chambers 1, 13, gas pressure meter in the environment 12, will measure Pouring 22 total pressure drops in the cross sections at the entrance to the studied path 10 and at the entrance to the reference path 16, as well as meters 34 and 35 of the liquid levels in the chambers 1.13 are fed to the input of the computing device (not shown in the diagram) for processing the measurement results and calculation at the pace of testing (or after its completion) the coefficient of hydraulic resistance of the studied tract according to the formula:
где ζ 1 - коэффициент гидравлического сопротивления эталонного тракта;where ζ 1 is the coefficient of hydraulic resistance of the reference path;
ζ 2 - коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта;ζ 2 - coefficient of hydraulic resistance of the studied path;
s=2(n+1)/n - показатель степени;s = 2 (n + 1) / n - exponent;
n - показатель политропы расширения газа в камерах;n is the indicator of polytropic expansion of gas in the chambers;
Δ p1-2=p1-p2 - разность давлений в сечениях на входе в эталонный тракт и на входе в исследуемый тракт, Па,Δ p 1-2 = p 1 -p 2 is the pressure difference in the sections at the entrance to the reference path and at the entrance to the studied path, Pa,
Δ p1=p1-рн - перепад давления на эталонном тракте, Па,Δ p 1 = p 1 -p n - pressure drop across the reference path, Pa,
pг1 - давление газа в дополнительной камере, Па;p g1 - gas pressure in the additional chamber, Pa;
рг2 - давления газа в основной камере, Па,p g2 - gas pressure in the main chamber, Pa,
p1 - давление в сечении на входе в эталонный тракт, Па,p 1 - pressure in the cross section at the entrance to the reference path, Pa,
р2 - давление в сечении на входе в исследуемый тракт, Па,p 2 - pressure in the cross section at the entrance to the studied path, Pa,
рн - давление в окружающей среде на выходе из трактов, Па,p n - pressure in the environment at the exit of the tracts, Pa,
t - текущее время, с, отсчитываемое с момента открытия запорных элементов 11 и 17 на выходе исследуемого 10 и эталонного 16 трактов.t is the current time, s, counted from the moment of opening of the locking elements 11 and 17 at the output of the investigated 10 and the reference 16 paths.
Определяемая соотношением (1) искомая величина коэффициента ζ 2 не зависит от изменяемых по времени t текущих значений уровней жидкости в основной 1 и дополнительной 13 камерах. При желании для построения зависимостей значений коэффициентов гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса текущие значения чисел Рейнольдса на входе в исследуемый 10 и эталонный 16 тракты можно определить по формулам:The desired value of the coefficient ζ 2 determined by relation (1) does not depend on the current values of the liquid levels in the primary 1 and additional 13 chambers that vary with time t. If you wish, to build the dependences of the values of the hydraulic resistance coefficients on the Reynolds number, the current values of the Reynolds numbers at the entrance to the studied 10 and the reference 16 paths can be determined by the formulas:
где V2(t)=(dH2(t)/dt)/е2 - текущее значение скорости жидкости в сечении на входе в исследуемый тракт, м/с,where V 2 (t) = (dH 2 (t) / dt) / е 2 is the current value of the fluid velocity in the cross section at the entrance to the studied path, m / s,
V1(t)=(dH1(t)/dt)/e1 - текущее значение скорости жидкости в сечении на входе в эталонный тракт, м/с,V 1 (t) = (dH 1 (t) / dt) / e 1 - the current value of the fluid velocity in the cross section at the entrance to the reference path, m / s,
H2(t) - текущие значения уровня жидкости в основной камере 1, м;H 2 (t) - current values of the liquid level in the main chamber 1, m;
H1(t) - текущие значения уровня жидкости дополнительной камере 13, м;H 1 (t) - current values of the liquid level of the additional chamber 13, m;
e2=(d2/D2)2 - степень сужения на входе в исследуемый тракт 10;e 2 = (d 2 / D 2 ) 2 - the degree of narrowing at the entrance to the studied tract 10;
e1=(d1/D1)2 - степень сужения на входе в эталонный тракт 16;e 1 = (d 1 / D 1 ) 2 - the degree of narrowing at the entrance to the reference path 16;
d2 - диаметр входного сечения на входе в исследуемый тракт 10,м;d 2 - the diameter of the inlet section at the entrance to the studied tract 10, m;
d1 - диаметр входного сечения на входе в эталонный тракт 16,м;d 1 - the diameter of the input section at the entrance to the reference path 16, m;
D2 - диаметр основной камеры 1, м;D 2 - the diameter of the main chamber 1, m;
D1 - диаметр дополнительной камеры 13, м;D 1 - the diameter of the additional chamber 13, m;
ν - вязкость жидкости, м2/с.ν is the viscosity of the liquid, m 2 / s.
В данном случае рассмотрена работа устройства для случая определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта, использующего в качестве рабочего тела жидкость. В случае, если требуется определить коэффициент гидравлического сопротивления тракта, работающего на газообразном рабочем теле, операция заливки основной 1 и дополнительной 13 камер жидкостью до их заполнением газом перед проведением испытания исключается. Остальные из указанных выше операций выполняются в той же последовательности. Соотношение (1) для вычисления искомого значения коэффициента гидравлического сопротивления исследуемого тракта по результатам испытания (в данном случае - продувки) также сохраняется, но показатель степени s в этом случае определяется по формулеIn this case, the operation of the device for the case of determining the coefficient of hydraulic resistance of the tract using liquid as a working fluid is considered. If it is required to determine the hydraulic resistance coefficient of a tract operating on a gaseous working fluid, the operation of filling the main 1 and additional 13 chambers with liquid before filling them with gas before the test is excluded. The rest of the above operations are performed in the same sequence. Relation (1) for calculating the desired value of the coefficient of hydraulic resistance of the studied tract according to the test results (in this case, purging) is also preserved, but the exponent s in this case is determined by the formula
Текущие значения чисел Маха на входе в исследуемый 10 и эталонный 16 тракты можно определить по формуламThe current values of the Mach numbers at the entrance to the studied 10 and the reference 16 paths can be determined by the formulas
M2(t)=V2(t)/a, M1(t)=V1(t)/а,M 2 (t) = V 2 (t) / a, M 1 (t) = V 1 (t) / a,
где 
соответственно скорость газа в сечении на входе в исследуемый 10 и эталонный 16 тракты, м/с.,respectively, the gas velocity in the cross section at the entrance to the studied 10 and the reference 16 paths, m / s.,
Ω 2 - объем основной камеры 1, м3,Ω 2 - the volume of the main camera 1, m 3 ,
Ω 1 - объем дополнительной камеры 13, м3,Ω 1 - the volume of the additional chamber 13, m 3 ,
а - скорость звука газа в камерах, м/с.and - the speed of sound of gas in the cameras, m / s.
Если давление газа в основной 1 и дополнительной 13 камерах и разность давлений в сечениях на входе в эталонный тракт 16 и на входе в исследуемый тракт 10 изменяются одинаково по времени, т.е. если отношение давлений pг2(t)/pг1(t)=1,0, отношение их дифференциалов (темпов изменения давлений) (dpг1(t)/dt)/(dpг2(t)/dt)=1,0 и разность давлений Δ p1-2(t)=p1(t)-p2(t)=0, то, как следует из соотношения (1), коэффициент гидравлического сопротивления исследуемого тракта 10 равен коэффициенту гидравлического сопротивления эталонного тракта 16: ζ 2=ζ 1. Если Δ p1-2(t)<0, то отношения рг2(t)/pг1(t)>1,0, (dpг1(t)/dt)/(dpг2(t)/dt)>1,0 и ζ 2>ζ 1 - гидравлическое сопротивление исследуемого тракта больше гидравлического сопротивления эталонного тракта. И, наоборот, при Δ p1-2(t)>0, ζ 2<ζ 1 - гидравлическое сопротивление исследуемого тракта меньше гидравлического сопротивления эталонного тракта. Таким образом, уже только по знаку перепада давления ζ р1-2 можно сразу определить направление внесения изменений в конструкцию исследуемого тракта для достижения желаемого результата, что особенно важно при ограничении времени в процессе доводки или форсирования силовых и энергетических установок различного назначения.If the gas pressure in the main 1 and additional 13 chambers and the pressure difference in the cross sections at the entrance to the reference path 16 and at the entrance to the path under study 10 change equally in time, i.e. if the ratio of pressures p g2 (t) / p g1 (t) = 1.0, the ratio of their differentials (rate of change of pressure) (dp g1 (t) / dt) / (dp g2 (t) / dt) = 1.0 and the pressure difference Δ p 1-2 (t) = p 1 (t) -p 2 (t) = 0, then, as follows from relation (1), the hydraulic resistance coefficient of the studied path 10 is equal to the hydraulic resistance coefficient of the reference path 16: ζ 2 = ζ 1 . If Δ p 1-2 (t) <0, then the ratio is p g2 (t) / p g1 (t)> 1.0, (dp g1 (t) / dt) / (dp g2 (t) / dt)> 1,0 and ζ 2 > ζ 1 - the hydraulic resistance of the studied path is greater than the hydraulic resistance of the reference path. And, conversely, when Δ p 1-2 (t)> 0, ζ 2 <ζ 1 - the hydraulic resistance of the studied path is less than the hydraulic resistance of the reference path. Thus, it is only by the sign of the pressure drop ζ p 1-2 that you can immediately determine the direction of changes in the design of the studied path to achieve the desired result, which is especially important when limiting time in the process of fine-tuning or forcing power and energy plants for various purposes.
Расчет по дифференциальным соотношениям (1... 3) проводят с использованием хорошо разработанных в настоящее время методов, основанных на замене дифференциальных уравнений уравнениями в конечно-разностной форме.Calculation by differential relations (1 ... 3) is carried out using currently well-developed methods based on the replacement of differential equations by equations in finite-difference form.
Значение основных конструктивных (величина объема, форма камер) и режимных (начальный уровень жидкости, величина начального давления газа) должны назначаться с учетом статических и динамических характеристик применяемых измерительных комплексов и исключения колебаний давления в системе после синхронного открытия запорных элементов 11, 17, установленных на выходе исследуемого 10 и эталонного 16 трактов.The value of the main structural (volume value, chamber shape) and operational (initial liquid level, initial gas pressure value) should be assigned taking into account the static and dynamic characteristics of the measuring systems used and the exclusion of pressure fluctuations in the system after the synchronous opening of the shut-off elements 11, 17 installed on the output of the investigated 10 and the reference 16 paths.
Для предотвращения вредного воздействия на окружающую среду в случае необходимости проливки исследуемого тракта натурным рабочим телом, например какой-либо кислотой, жидким азотом или иной криогенной жидкостью, основную 1 и дополнительную 13 камеры вместе с установленными через держатели 9, 15 исследуемым 10 и эталонным 16 трактами и сливной емкостью 36 следует заключить в герметичную барокамеру (на схеме не показана). В этом случае дополнительно оказывается возможно осуществлять проливку (или продувку) исследуемого тракта не только натурными рабочими телами, но и при натурном значении противодавления на выходе из тракта, что позволит существенно увеличить точность и достоверность результатов экспериментального исследования, особенно в случае использования в качестве рабочего тела какой-либо криогенной жидкости (например, жидкого водорода) с низкими антикавитационными свойствами.In order to prevent harmful effects on the environment, if it is necessary to spill the test path with a full-scale working fluid, for example, any acid, liquid nitrogen or other cryogenic fluid, the main 1 and additional 13 chambers together with the studied 10 and 16 reference paths installed through holders 9, 15 and the drain tank 36 should be enclosed in an airtight chamber (not shown in the diagram). In this case, it is additionally possible to shed (or purge) the studied tract not only with full-scale working bodies, but also with the full-scale value of back pressure at the exit from the tract, which will significantly increase the accuracy and reliability of the results of experimental studies, especially when used as a working medium any cryogenic liquid (for example, liquid hydrogen) with low anticavitation properties.
Предлагаемые способ определения коэффициента гидравлического сопротивления тракта и устройство для его осуществления обеспечивают возможность экспериментального определения с высокой точностью суммарных гидравлических потерь в трактах любой сложности в близких к натурным условиям как по типу используемого рабочего тела (жидкость, газ), так и по величине противодавления на выходе из тракта. Обладая большой наглядностью и простотой практического осуществления, предлагаемый способ позволяет за одно кратковременное испытание на переходном режиме определить зависимость значения коэффициента гидравлического сопротивления тракта в широком диапазоне изменения числа Рейнольдса (в случае проливка тракта жидкостью) или числа Маха (в случае продувки тракта газом), снижает стоимость и сокращает время проведения экспериментальных исследований. Использование дифференциального подхода позволяет существенно повысить чувствительность и точность определения гидравлических потерь исследуемого тракта по сравнению со способом, принятым за прототип.The proposed method for determining the hydraulic resistance coefficient of the tract and the device for its implementation provide the possibility of experimental determination with high accuracy of the total hydraulic losses in the tracts of any complexity in close to natural conditions both by the type of working fluid (liquid, gas) and by the back pressure at the outlet from the tract. Having great clarity and simplicity of practical implementation, the proposed method allows for one short-term transient test to determine the dependence of the hydraulic resistance coefficient of the tract in a wide range of changes in the Reynolds number (in the case of channel spillage with liquid) or Mach number (in the case of gas purging of the duct), cost and reduces the time of experimental research. Using the differential approach allows you to significantly increase the sensitivity and accuracy of determining the hydraulic losses of the studied path compared to the method adopted for the prototype.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124163/28A RU2253851C2 (en) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | Method and device for measuring section hydraulic resistance factor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124163/28A RU2253851C2 (en) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | Method and device for measuring section hydraulic resistance factor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003124163A RU2003124163A (en) | 2005-02-10 |
| RU2253851C2 true RU2253851C2 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35208398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003124163/28A RU2253851C2 (en) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | Method and device for measuring section hydraulic resistance factor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253851C2 (en) |
-
2003
- 2003-08-05 RU RU2003124163/28A patent/RU2253851C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003124163A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5608170A (en) | Flow measurement system | |
| Martin et al. | Cavitation inception in spool valves | |
| US4168624A (en) | Method and apparatus for determining the volume flowrate of each phase in a diphase mixture | |
| CA2103254A1 (en) | Apparatus and Method for Measuring Two or Three Phase Fluid Flow Utilizing One or More Momentum Flow Meters and a Volumetric Flow Meter | |
| US5406828A (en) | Method and apparatus for pressure and level transmission and sensing | |
| Xu et al. | Wet-gas flow modeling for the straight section of throat-extended venturi meter | |
| CN107831103A (en) | A kind of precision assessment method of pressure pulse decay perm-plug method test device | |
| Bermejo et al. | Experimental investigation of a cavitating Venturi and its application to flow metering | |
| CN108801844B (en) | Device and method for measuring aeration concentration | |
| US20160341645A1 (en) | Inline multiphase densitometer | |
| RU2253851C2 (en) | Method and device for measuring section hydraulic resistance factor | |
| David et al. | Novel water flow facility in france range extension to low flow rates (10 000 ml/h down to 1 ml/h) | |
| US5962780A (en) | Measuring device | |
| US3381518A (en) | Aeration meter | |
| RU2240525C1 (en) | Method and device for determining hydraulic drag coefficient | |
| RU2319111C9 (en) | Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components | |
| CA2733469A1 (en) | Device for measuring rates in individual phases of a multiphase flow | |
| McComas et al. | Laminar pressure drop associated with the continuum entrance region and for slip flow in a circular tube | |
| RU2244855C1 (en) | Method of and stand for determining cavitation characteristics of pumps | |
| RU73485U1 (en) | DENSITY-FLOW METER FLUID | |
| RU164946U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE | |
| RU2243536C1 (en) | Method of determining gas concentration in liquid | |
| RU2106639C1 (en) | Method measuring velocity of stream and device for its implementation | |
| RU2804596C1 (en) | Static flow metering unit | |
| KR20160066996A (en) | Liquid hold up metering apparatus and method in pipe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090806 |