CC BY
22
УДК :629.7.036.34
В. А. Высочин
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАСХОДОМЕРА ТОПЛИВА «Жиклер d = 1,2 мм»
В работе представлены результаты испытания расходомера «Жиклер d = 1,2 мм», предназначенного для измерения расхода топлива типа Керосин ТС-1 от 5 до 14 г/с. Показано,
что характеристика расходомера имеет вид G = к (рАР )0'5, где к =5,26 = Const в диапазоне температур +6...+49 °С. Средняя погрешность в указанном диапазоне расходов и температур топлива составляет величину 5 = ± 3 %.
Введение
Анализ материалов, изложенных в работе [1] и проливок модифицированного ламинарного расходомера l/d = 1,6x750, показал, что возможности ламинарных дросселей в качестве преобразователей расхода, видимо, ограничиваются верхним пределом расхода топлива типа РТ и TC-I Gmax = 4,5...5,0 г/с, что соответствует числу Рейнольдса Re ~ 4000. При дальнейшем увеличении весового расхода топлива передаточное уравнение [1] вида
G = [ = f (tm )]P0 743 (1)
приобретает характер зависимости вида
G = k (pAP )0,5, (2)
т.е. коэффициент расхода перестает зависеть от вязкости, определяемой температурой жидкости, расход которой измеряется, а само уравнение приобретает вид квадратичной параболы.
Попытка сохранить достоинства ламинарного расходомера топлива (широкий диапазон измерения
- Gmax / Gmin ~10) за счет увеличения размера проходного сечения приводит к значительному росту его габаритов. Так, например, для измерения расхода Gm = 11 г/с (с сохранением числа Рейнольдса на уровне Re = 3500) требуется трубка D/s = 6x1 длиной 1,9 м.
В этой связи в диапазоне Gm = 4.. .12 г/с представляется целесообразным применение в качестве преобразователя расхода местного сопротивления типа жиклера, передаточная функция которого может быть представлена в следующем виде
G =
W
м
V2P(Pl - Р2 )
(3)
где ^ м - коэффициент местного гидравлического сопротивления, W - площадь трубопровода до и после местного сопротивления, р1 — р2 - разность статических давлений до и после местного сопротивления.
Коэффициент местного гидравлического сопротивления [2] также, как и коэффициент расхода нормальных сужающих устройств [3], не зависит от рода протекающего вещества, а является функцией числа Яе и пограничной геометрии местного сопротивления. Для каждого типа местных сопротивлений существует предельное число Рейнольдса, такое, что при числе Рейнольдса Яе > Яепр, коэффициент ^ м перестает зависеть от числа и определяется только пограничной геометрией.
Задача исследования состояла в подборе такого жиклера, который обеспечивал бы в диапазоне расходов От = 4......12 г/сек перепады давления
0......6300 и приемлемую стабильность ^м .
Таким дросселирующим устройством оказалось местное сопротивление в виде жиклера диаметром ё = 1,2 мм, помещенное в круглом канале ё = 3,0 мм.
Объект испытания
Общий вид расходомера «Жиклер ё = 1,2 мм» представлен на рис. 1. Местное сопротивление в виде жиклера ё = 1,2 мм в канале ё = 3,0 мм было вмонтировано в корпус дроссельного элемента Д-003, включенного в измерительную систему, как это показано на рисунке.
Схема измерительной системы для тарировки представлена на рис. 2. Тарировка расходомера осуществлялась при направлении течения рабочей жидкости справа налево. В качестве рабочей жидкости использовался керосин ТС-1 из заводской магистрали.
Для измерения весового расхода использовались
© В. А. Высочин, 2008
ISSN 1727-0219 Aännkcz äaccqnäeännsiäkc '11/2008
- 155 -
весы типа ВНЦ по ГОСТ7327-55 с ценой деления по шкале 5 грамм и пределами измерения по шкале
0......1000 г. Для измерения перепада давлений на
расходомере вначале использовался дифференциальный манометр типа ДМ-3583М кл.1,5 с пределами
измерения 0......6300 кГ/м2. В качестве вторичного
прибора использовался потенциометр типа КСД-2 с подключенным к выходному реохорду электронным цифровым вольт-омметром ВК7-10А. В дальнейшем для измерения перепада давления на расходомере был применен измерительный комплекс давления ИКД27ДФ-1,0 [4] с пределами измерения
0......10000 кГ/м2 и основной погрешностью ± 3 %
от верхнего предела измерения. В качестве вторичного прибора использовался электронный цифровой вольтметр типа Щ15-16.
С" 10 ,кг/сек 150
Рис. 1. Расходомер топлива «Жиклер < = 1,2 мм»
щ
4.0
\
. ..
_ _ _
-
/000
1 ,'Ркг/м2
2000 то 5000
Рис. 2. Схема установки для проливки расходомера топлива «Жиклер < = 1,2 мм»: А - подвод жидкости; Б - слив жидкости; 1 - дифманометр ДМ-3583М (кл.1,5); 2 - указатель КСД-2; 3 - электронный цифровой вольтомметр ВК7-10А; 4 -весы рычажные ВНЦ 0-1000; 5 - бачок для жидкости; 6 -расходомер топлива «Жиклер < = 1,2мм» ; 7 - электронный потенциометр ЭПВ-2
Рис. 3. Градуировочная характеристика расходомера топлива
«Жиклер < = 1,2 мм»
Ход испытания
На первом этапе исследовалась зависимость коэффициента расхода расходомера от температуры топлива. Работа проводилась на трех уровнях температур топлива: Гт = 6...8 °С; 18......29 °С;
45......49 °С. Термостатирование керосина осуществлялось в змеевике из красномедной трубки БхБ = 6x1, помещенной в емкость, в которую заливалась либо подогретая вода, либо вода со льдом. Для измерения и индикации перепада давления на расходомере использовалась система ДМ-КСД-ВК7.
На втором этапе была получена градуировочная характеристика расходомера «Жиклер < = 1,2 мм» с измерительным комплексом давления ИКД27ДФ-1,0 в диапазоне температур 1т = +20......+30 °С.
Результаты испытания
Результаты испытания представлены таблицами 1-3, в которых приведены протокольные данные и результаты вычисления коэффициента расхода расходомера.
Коэффициент расхода вычислялся по уравнению
к = О / (у А и )0,5.
Перепад давления измерялся системой ДМ-КСД. Анализ средних значений коэффициента расхода в таблицах 1-3 показывает, что последний в диапазоне /т = +6......+49 °С остается индифферентным к
измерению температуры керосина, расход которого измерялся.
В таблице 4 приведены данные проливки расходомера с измерительным комплексом давления ИКД27ДФ-1,0. Коэффициент расхода вычислялся по уравнению
к = О /(уАр )0,5,
где О = расход керосина, кг/с, у - удельный вес керосина, кг/м3; Ар - перепад давления на расходомере, кГ/м2.
Среднее значение коэффициента расхода составило величину к = 5,26 при величине стандартного отклонения по несмещенной оценке £ = 0,156.
Таблица 4 - Результаты проливки расходомера «Жиклер d = 1,2» с перепадомером ИКД27Дф-1,0
Таблица 1 - Результаты проливки расходомера «Жиклер d = 1,2» при tm = + 6.. .8 °С
AU, в ^т , °С Y , кг/м3 T, сек Q, г G*103, кг/сек k*104
4,46 8,0 789 61,8 700 11,32 1,91
2,41 8,0 789 61,4 500 8,14 1,87
1,51 8,0 789 66,0 400 6,06 1,76
0,89 7,0 790 62 300 4,84 1,83
0,36 6,0 791 68,0 200 2,94 1,74
0,36 6,0 791 67,0 200 2,99 1,77
0,89 7,0 790 62,4 300 4,81 1,82
1,47 7,0 790 64,8 400 6,17 1,81
2,40 8,0 789 60,0 500 8,33 1,91
4,48 8,0 789 62,0 700 11,29 1,90
Среднее: 1,83
U, в Ap, кГ/м2 ^т, °С Yrn, кг/м3 T, сек Q, г 3 G*103 кг/сек 6 k*10
1,65 1110 22 779 70,0 350 5,00 5,38
2,25 1920 23 778 61,1 400 6,55 5,35
3,68 3850 25 776 61,3 550 8,97 5,18
5,12 5790 27 775 62,7 700 11,16 5,27
6,55 7720 28 774 62,8 800 12,74 5,21
8,00 9680 30 771 62,9 900 14,31 5,24
8,04 9730 30 771 63,1 900 14,26 5,21
6,57 7750 28 774 62,2 800 12,86 5,26
5,14 5820 29 773 63,9 700 10,95 5,16
3,68 3850 29 773 61,7 550 8,91 5,16
2,24 1900 29 773 70,0 450 6,43 5,31
1,70 1170 28 774 67,9 350 5,15 5,41
Среднее: 5,26
Таблица 2 - Результаты проливки расходомера «Жиклер d = 1,2» при t = +18......29 °С
AU, ^т, Yrn, T, Q, г G*103, k*104
в °С кг/м3 сек кг/сек
4,44 18,0 783 62,2 700 11,25 1,91
2,31 23,0 778 63,8 500 7,84 1,85
1,47 24,0 777 64,0 400 6,25 1,85
0,82 25,0 776 64,8 300 4,63 1,84
0,37 25,0 776 64,2 200 3,11 1,84
0,37 25,0 776 65,6 200 3,05 1,80
0,89 25,0 776 62,0 300 4,84 1,84
1,47 25,0 776 62,8 400 6,37 1,89
2,35 25,0 776 62,0 500 8,06 1,89
4,51 29,0 773 63,0 700 11,10 1,88
Среднее: 1,86
Таблица 3 - Результаты проливки расходомера «Жиклер d = 1,2» при t = +45......49 °С
AU, ^т, Yrn, T, Q, г G*103, k*10
в °С кг/м3 сек кг/сек 4
4,49 47,0 760 63,8 700 10,97 1,88
2,40 47,0 760 62,6 500 7,99 1,87
1,46 48,0 759 63,8 400 6,27 1,88
0,91 48,0 759 62,0 300 4,84 1,84
0,40 49,0 758 63,8 200 3,13 1,80
0,38 48,0 759 68,2 200 2,93 1,73
0,87 46,0 760 62,0 300 4,84 1,88
1,47 45,0 761 63,1 400 6,34 1,90
2,35 45,0 761 6,4 500 7,89 1,87
4,50 45,0 761 60,0 650 10,83 1,85
Среднее: 1,85
Выводы
1. Коэффициент расхода расходомера в диапазоне температур топлива tт = +6...+49 °С сохраняет свою величину.
2. Среднее значение коэффициента расхода составило величину к = 5,26 при величине стандартного отклонения по несмещенной оценке = 0,156.
Расходомер «Жиклер ё = 1,2 мм» в комплекте с измерительным комплексом давления ИКД27ДФ-1,0 позволяет измерять расход керосина в диапазоне От = 5.14 г/с со среднеквадратичной относительной погрешностью, приближающейся к величине ± 3 %.
Перечень ссылок
1. Высочин В. А. Исследование характеристик ламинарного расходомера топлива //Вестник дви-гателестроения, 2005. - №3. - С. 58-61.
2. Справочные данные по гидроаэромеханике. Редакторы Избаш С., Слисский П. - М.: МЭИ, 1975. - 98 с.
3. Правила 28-64 измерения расхода жидкостей. - М.: Издательство стандартов, 1965. - 149 с.
4. Прибор типа ИКД27. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 6Г2.320.420.Т0.
Поступила в редакцию 28.09.2007
У po6omi представлено результати випробування eumpamoMipa «Жиклер d = 1,2 мм» призначеного для вимiрювання витрачання полива Керосин ТС-1 eid 5 до 14 г/с. Показано,
що характеристика виmраmомiра мае вигляд G = k(рАР)0,5, де к = 5,26 = const в дiапазонi температур +6...+49 °С. Середня похибка вимiрювання у зазначеному дiапазонi витрачання i температур палива складае величину 5 =3 %.
This article present the test results offlowmeter «Zhykler d =1,2 mm» meant for measuring fuel consumption kerosene TC-1 from 5 to 14 g/sec. It is shown that the characteristics of the
flowmeter is G = k(рАР)0,5 of k = 5,26 = const in a temperature range of+6° С to +49° C. The
everage error in the given fuel consumption and temperature range 5 is of 3 % value.
ISSN 1727-0219 Aannkcz aaccqnaeannsiakc '11/2008
- 157 -
