Способ определения расхода потока жидкости

 

Изобретение касается измерения расхода потока свободно падающей жидкости и может быть использовано при моделировании на воде процессов заполнения литейных форм жидким металлом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Поток жидкости, скорость которого V<SB POS="POST">0</SB> и площадь ω<SB POS="POST">0</SB> направляют в U - образную трубку, диаметр D<SB POS="POST">1</SB> которой меньше диаметра D<SB POS="POST">п</SB> потока, и рассчитывают скорость потока по формуле V<SB POS="POST">0</SB>=√2QH<SB POS="POST">1</SB>, где Q - ускорение свободного паления

H<SB POS="POST">1</SB> - уровень подъема жидкости в U - образной трубке. Затем тот же поток направляют в U - образную трубку диаметром D<SB POS="POST">2</SB>, большим D<SB POS="POST">п</SB>, измеряют H<SB POS="POST">2</SB> и определяют ω<SB POS="POST">0</SB> по формуле ω<SB POS="POST">0</SB>=F<SB POS="POST">2</SB><SP POS="POST">.</SP>(1-√1-H<SB POS="POST">2</SB>/H<SB POS="POST">1</SB>). Для удобства одновременного измерения H<SB POS="POST">1</SB> и H<SB POS="POST">2</SB> можно использовать две U - образные трубки разных диаметров, установленные коаксиально. При этом должно соблюдаться условие D<SB POS="POST">1</SB>Δ<SB POS="POST">п</SB>Δ<SB POS="POST">2</SB>. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 F i /20 е „1

;.. ; ttAtt

1 t о !It (.:..: с!1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л о У

Ъо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4294394/24-10 4294399/24-1С (22) 07.08 ° 87 (46) 07.1 1.89. Бюл. У 41 (72) Н.И.Таран, Г.Ф.Баландин, В.И,Крестьянов, В.Я.Климов и E.À.Âåñòôàëüñêèé (53) 681 ° 121(088.8) (56) Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. Г.Г.Киселева, М,:.Энергия, 1974, с.28. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА

ПОТОКА ЖИДКОСТИ (57) Изобретение касается измерения расхода потока свободно падающей . жидкости и может быть использовано при моделировании на воде процессов заполнения литейных форм жидким металлом. Целью изобретения является

Изобретение относится к области измерения расхода потока свободно падающей жидкости и может быть использовано при моделировании на воде процессов заполнения литейных форм жидким металлом.

Ъ

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхода свободно падающей струи.

На фиг.1 показано измерение прн помощи трубок, диаметры D u D которых превышают диаметр струи d на фиг ° 2 - измерение, когда диаметры D и D трубок связаны с диаметром d„ струи соотношением D„ c d д + В .

„„80„„1520343 А I

2 расщирение функциональных возможностей. Поток жидкости, скорость которого Vä и площадь с.|, направляют в U-образную трубку, диаметр D, koторой меньше диаметра d< потока,и рассчитывают скорость потока по формуле V = Г2ЕП,, гле g — ускорение свободного паденияь Н вЂ” уровень подъема жидкости в U-образной трубке.

Затем тот же поток направляют в

U-образную трубку .диаметром Ь, большим и 1, измеряют Н и определяют u)„

2 IQ Формуле (do = Р, (1 — 1 — -Й-) .

Для удобства одновременного измерения

Н и Н можно испольэовать две U-об1 L разные трубки разных диаметров, уста- g новленные коаксиально. При этом должно соблюдаться условие DÄ < d „ D<.

2 э.п.ф-лы, 2 ил. С:

Сущность способа заключается в следующем.

При подаче потока жидкости диаметром

dо в нижний торец U-образной трубки, имеющей внутренний диаметр D больше диаметра потока d„, в противоположной стороне трубки устанавливается уровень подъема жидкости Н. При неизменном расходе жидкости этот уро вень со временем не изменяется.

Известно, что сила, с.которой струя жидкости воздействует на неподвижную преграду (стенку), равна

1520 3 >1

ЖИДКОСТИ !!ОСТУПа!О!!!Е! О В нижннй ТО рец трубки, Для определения скорости V u площади О!, потока жидкости его надо направить в другую U-образную трубку диаметром Пг большим или меньшим диаметра трубки D » но при обязательном сохранении условия D d„.

Тогда высота заполнения противоположного конца трубки Н может быть рассчитана по уравнению

1 г !!!!

° м

2g F2 г

Чо сд 2 (,) = Н (7)

2Пд

2Н

Р г

V о

2 2 50

V О!ф Чо !do 2

2 — - — — — — (—,-) = Н, (6)

2g F„2g

U-образной трубки диаметром D, мень

mHM dn где 1 — удел! Иая масса жидкости.

Тогда отношение Р/Е мож!!О считать удельной силой или удельным давлением, приходящимся на единицу площади сечения торца U-образной трубки, 5 а отношение Г, = Р/F — полной удельной энергией струи потока жидкости.

Иэ уравнения Бернулли. известно, что удельная энергия жидкости Е тр находящейся в U-образной трубке. для сечения, проходящего по входному тор" цу U-образной трубки перпендикулярно оси потока, может быть определена по уравнению

15 г !!

Е = — - -+ ---+ Н, (2)

TP — 2g, где Ч вЂ” скорость потока вытекающего тр

Э из трубки навстречу потоку падающей жидкости;

Р„ - избыточное давление на поверхности входного торца трубки, принимаемое равным

Р„= О, 25

Учитывая, что по закону неразрывности жидкости

V О!, Ч Р, (З) а также равенство энергий

Eñ = Tòð (4) и приравнивая правые части уравнений (1) и (Z), получают после преобразования уравнение

2 г

V о !о Vo !o

2 — —. --,— — — — (—,-) Н, (5)

2g F 2g F 35 т.е, высота подъема жидкости в противоположном торце U-образной трубки равна разнице удельных энергий струй жидкости, поступающей в нее, и выте- 40 кающей из U-образной трубки, При заполнении U-образной трубки потоком жидкости диаметром d, меньшим диаметра трубки D высота заполнения противоположного конца труб- 45 ки Н, зависит от скорости V и площади !!, потока жидкости и может быть— рассчитана по уравнению где Р„- площадь сечения трубки диаметром 1 „°

Зная уровень наполнения жидкостью противоположного конца трубки Н, и площадь этой трубки 1,нельзя рассчитать скорость V и площадь !!, потока гДе F2 — площадв сечения трубки диаметром D2

Решая совместно уравнения (e) и (7), получают для рассчета площади потока (d и скорости потока V где Г, и Г.г — площади поперечного сечения измерительных трубок диаметром D, и

D2„

Устройство для измерения скорости и расхода потока диаметром d „ представляет собой две U-образные измерительные трубки разных диаметров (D, и D ) подаваемые поочередно под струю потока жидкости диаметром d (фиг.1). При этом выполняются условия

D, dÄ, D,>d„, Р, П,, При заполнении U-образной трубки потоком жидкости диаметром d боль!!3 шим диаметра трубки D,, плофади сечения струй, входящих в трубку и выходящих из нее, равны. Тогда выражен ние — - равно единице, а формула (S) записывается в виде известного уравнения Ньютона, т.е. г

Ч, Н

5 1

Для определения скорости потока жидко< ти V и его площи(и 62, первоначально определяют уровень подъема жидкости Н, в U îIIðàçío t трубкЕ, диаметр которой D меньше диаметра потока 1,, и рассчитывают скорость потока V0 по формуле:

= 12@! (8) а затем поток жидкости этого же диаметра dz направляют в U-образную трубку диаметром D большем d замеряют уровень подъема жидкости Н

2 и определяют площадь потока жидкости сдо, полученной после подстановки (8) и (7), и имеющий вид

М= F (1 - I — — — ) (9) Нг о Н

2йН1

2 ого 0 а (О)

Р, 2Н 2 2И1

F1 F2

Нг Н1

F г F

520341 6 аметр которых не равен диаметру струи, измеряют уровень подъема жидкости в каждой из них и определяют скорость струи и площадь ее сечения, по ко5 торым рас читывают величину расхода.

2. Способ поп.1, о тлич а ю шийся тем, что свободно падающую струю направляют в две трубки, диаметр которых превышает диаметр струи, а величину скорости струи и площади ее сечения определяют по формулам

V о для удобства одновременного измерения величин Н1 и Н> можно испольэовать две U-образные трубки разных диаметров, установленные коаксиально. При этом диаметр потока жидкости d„, направляемый на входные отверстия трубок с внутренним диаметром

Р„и наружным диаметром D2, связан соотношением D (d „ с Р2.

Формул а изобретения

1. Способ измерения расхода потока жидкости путем измерения скорости по уровню подъема жидкости в изогнутой измерительной трубке, установленной навстречу потоку, о т л и ч а— ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможност-! тей за счет обеспечения измерения расхода свободно;падающей струи, . струю направляют сверху вниз в две

U-образные измерительные трубки, диЧд = 32gH1,.

Н2

F (1 — 1 — — -) о 2 Н

35 где D, и Р1 — диаметры 0-образных

40 измерительных тр бок;

d „- диаме тр струи.

1де Н, и Н2 — уровень жидкости в большем по высоте кольце

U-образных трубок;

F u F — площади их поперечного

1 2 сечения.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что свободно падающую струю направляют в две измерительные трубки, диаметры которых связаны с диаметром струи неравенством О 1( (d„ (D2, а величину скорости и площади сечения струи определяют по формулам

Составитель И.Олоничев

Техред М. Ходанич Корректор Т.Палий

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 6745/41 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101