SU447560A1

SU447560A1 - Flow meter

Info

Publication number: SU447560A1
Application number: SU1861957A
Authority: SU
Inventors: Имант Эдуардович Буцениекс; Эдуард Васильевич Щербинин
Original assignee: Институт физики АН Латвийской ССР
Priority date: 1972-12-25
Filing date: 1972-12-25
Publication date: 1974-10-25

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано, в частности , дл измерени расхода токопровод щих сред, протекающих в трубопроводах. Известны расходомеры, в которых о расходе среды суд т по перепаду давлени , возникаюш .ему перед и за сужающим элементом. При этом разность давлений ЛР пропорциональна квадрату расхода Q ,(ш)(1) где Ki - коэффициент пропорциональности, завис щий от (О , Si - площадь живого сечени сужающего элемента, например диафрагмы; 5 - площадь поперечного сечени трубопровода . Такие расходомеры имеют ограниченный диазапон измерени , так как расход может быть измерен лишь до некоторого минимального значени , определ емого заданной точностью измерени давлени . Цель изобретени - расширение диапазона измерени расхода токопровод щих сред. Эта цель достигаетс тем, что измерительный трубопровод снабжен охватывающей его магнитной системой, а отверсти отбора давлени в сужающем элементе выполнены в плоскости, проход щей через ось трубопровода , параллельно силовым лини м магнитного пол . Па фиг. 1, 2 и 3 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измерительный трубопровод 1, диафрагму 2 с выполненными в ней отверсти ми 3 и 4 отбора давлени , магнитную систему, выполненную в виде посто нных магнитов или электромагнитов посто нного тока. Устройство работает следующим образом. При протекании токопровод щей среды через измерительный трубопровод 1 перед и за сужающим элементом, например диафрагмой 2, возникает перепад давлени , пропорциональный квадрату расхода Q. При наложении магнитного пол В перепад давлени определ етс не только инерционными силами, пропорциональными квадрату расхода Q, но и силой Лоренца, пропорциональной первой степени скорости или расхода потока токопровод щей жидкости и квадрату индукции магнитного пол „ - -7:- 5v где а - электропроводность жидкости; В - величина индукции магнитого пол ; D - диаметр трубопровода; 5 - плотность жидкости; V - кинетическа в зкость.The invention relates to a measurement technique and can be used, in particular, to measure the flow rate of conductive media flowing in pipelines. Flowmeters are known in which the flow rate of a medium is judged by the pressure drop that occurs before and after the restricting element. The pressure difference of the LR is proportional to the square of the flow rate Q, (w) (1) where Ki is the proportionality coefficient depending on (O, Si is the area of the living section of the restricting element, for example, the diaphragm; 5 is the area of the cross section of the pipeline. Such flowmeters have a limited diazap measurement, since the flow rate can be measured only up to a certain minimum value determined by a given accuracy of pressure measurement. The purpose of the invention is to expand the measuring range of the flow of conductive media. The electric pipeline is equipped with a magnetic system enclosing it, and the pressure tapping holes in the constricting element are made in a plane passing through the axis of the pipeline parallel to the magnetic field power lines. Pa Figures 1, 2 and 3 show the layout of the proposed device. , diaphragm 2 with pressure tapping holes 3 and 4 in it, a magnetic system made in the form of permanent magnets or DC electromagnets. The device works as follows. When a conductive medium flows through the measuring pipe 1, a pressure drop occurs in front of and behind the restricting element, for example diaphragm 2, proportional to the square of flow Q. When applying a magnetic field B, the pressure drop is determined not only by inertial forces proportional to the square of flow Q, but also by force Lorentz proportional to the first degree of the velocity or flow rate of the conductive fluid and the square of the magnetic field induction - -7: - 5v where a is the electrical conductivity of the fluid; B is the magnitude of the magnetic field induction; D is the diameter of the pipeline; 5 - density of the liquid; V is kinetic viscosity.

Таким образом, перепад давлепи АР, возникающий при наложении магнитного пол , будет отличатьс наличием по крайней мере одного дополнительного слагаемого, линейно св занного с расходомThus, the differential pressure AP arising from the application of a magnetic field will be characterized by having at least one additional term linearly related to the flow rate.

AP /C,Q + /C,//aQ,AP / C, Q + / C, // aQ,

(2)(2)

что позвол ет повысить точность измерени расхода, так как при малых величинах Q второе слагаемое этого выражени становитс даже при Ki - KzH на пор док выше и больше первого слагаемого.which makes it possible to increase the accuracy of flow measurement, since at small values of Q the second term of this expression becomes even when Ki - KzH is an order of magnitude higher and larger than the first term.

Кроме того, величину коэффициента Kz можно сделать сколь угодно большой, так как она зависит от величины индукции магнитного пол , в то врем как величина коэффициента К. дл заданного со остаетс посто нной.In addition, the value of the coefficient Kz can be made arbitrarily large, since it depends on the magnitude of the magnetic field induction, while the value of the coefficient K. for a given value remains constant.

Таким образом, точность измерени расхода можно плавно регулировать величиной индукции магнитного пол , что позвол ет существенно расширить диапазон измерени расхода, не прибега к использованию набора диафрагм с различными со.Thus, the accuracy of the flow measurement can be smoothly controlled by the magnitude of the magnetic field induction, which makes it possible to significantly expand the flow measurement range without resorting to using a set of diaphragms with different co.

При наличии магнитного пол лучшим вариантом размещени отверстий 3 и 4 дл отбора давлени вл етс выполнение их в диафрагме 2 в плоскости, проход щей через ось трубопровода 1, параллельно силовым лини м магнитного пол .If there is a magnetic field, the best option for placing the holes 3 and 4 for taking pressure is to make them in the diaphragm 2 in a plane that passes through the axis of the pipeline 1 parallel to the power lines of the magnetic field.

Вблизи торцовой плоскости А-А (см. фиг. 3 а) при указанных на чертеже направлени х скорости V и индукции магнитног пол В направление индуцированного тока / соответствует направлению, обозначенному лини ми . При этом электромагнитна сила Лоренца F - /Х (см. фиг. 3 б) направлена в отрицательном направлении оси X в точках плоскости I-I, перпендикул рной к вектору индукции магнитного пол В, и совпадает с положительным направлением оси X в точках плоскости II-II, параллельной индукции пол В. Таким образом, в точке С электромагнитна сила понижает давление относительно некоторого среднего по сечению давлени , а в точке Е. повышает его. По тем же причинам в торцовой плоскости В-В (см. фиг. 3 в) давление в точке И, лежащей в плоскости, параллельной полю В, ниже, чем в точке К- Отсюда максимальный перепад давлени будет между точками Е и И, лежащими в плоскости,Near the end plane A-A (see Fig. 3a) with the directions of velocity V and magnetic field induction indicated in the drawing, the direction of the induced current / corresponds to the direction indicated by lines. In this case, the electromagnetic Lorentz force F - / X (see Fig. 3 b) is directed in the negative direction of the X axis at the points of the plane II, perpendicular to the magnetic field B induction vector, and coincides with the positive direction of the X axis at the points of the II-II plane parallel to the induction of the field B. Thus, at point C, the electromagnetic force lowers the pressure relative to some average over the cross section of the pressure, and at point E. increases it. For the same reasons, in the B-B end plane (see Fig. 3c) the pressure at the point And lying in a plane parallel to the field B is lower than at the point K- From here the maximum pressure drop will be between points E and And, lying in the plane

параллельной полю В. При этом в правой части уравнени (2) по витс еще одно слагаемое , пропорциональноеparallel to the field B. At the same time, on the right-hand side of equation (2) there is another term proportional to

ДЯ /C.Q + К,Н1 Q + К,НТ Измеренный коэффициент давлени DYa / C.Q + K, H1 Q + K, NT Measured pressure ratio

Я-Д sI-D s

22

И определ етс соотношениемAnd is determined by the ratio

-ffI tf -ffI tf

,125ш« + 0,155со- - + 0,45 U- , ReV Re /, 125sh "+ 0.155co- - + 0.45 U-, ReV Re /

vDvD

где Re , и и D - среднерасходна скорость и диаметр трубопровода, соответственно.where Re and and D are the average flow rate and diameter of the pipeline, respectively.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл измерени расхода, содержащее измерительный трубопровод с помещенным внутри него сужающим элементом, в котором выполнены отверсти отбора давлени , отличающеес тем, что, с целью расширени диапазона измерени расхода токопровод щих сред, измерительный трубопровод снабжен охватывающей его магнитной системой , а отверсти отбора давлени в сужающем элементе выполнены в плоскости, проход щей через ось трубопровода параллельно силовым лини м магнитного пол .A device for measuring the flow rate, comprising a measuring pipe with a restricting element placed inside it, in which pressure extraction ports are made, characterized in that, in order to expand the measuring range of the flow of conductive media, the measurement pipeline is provided with a magnetic system covering it, the constricting element is made in a plane that passes through the axis of the pipeline parallel to the power lines of the magnetic field.

VV

/г/ g

. .

чччч ччЧ ч Х ч 1 hchchchchch hh 1

LФиг .1L .1

Фие.2Fie.2

f Vy//.y/77777,7TTg f ; ZZ23Z2222 /tTi&ff-Jf Vy //. y / 77777,7TTg f; ZZ23Z2222 / tTi & ff-J