CC BY
28
УДК 532 С. В. Юшко
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА СТАНДАРТНОЙ ДИАФРАГМЫ В УСЛОВИЯХ СТАЦИОНАРНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА
Ключевые слова: автоматизированный газодинамический стенд, пульсаций потока, измерения расхода, рабочее тело, нормальная диафрагма, атмосферный воздух, сопло Витошинского нестационарное течение, труба Вентури.
Представлены результаты сличений коэффициента расхода стандартной диафрагмы в условиях стационарного турбулентного потока на газодинамическом стенде разомкнутого типа с образцовым расходомером - трубой Вентури. Результаты представленных продувок позволили сделать заключение о корректности реализации методики определения коэффициента расхода стандартной диафрагмы сличением показаний образцового и поверяемого расходомеров.
Keywords: automated gas-dynamic stand, pulsations of stream, measurings of expense, working body, normal diaphragm, atmospheric
air, a nozzle of Vitoshinskogo is a non-stationary flow, pipe of Venturi.
Presents the results of the comparison offlow coefficient of orifice plates in stationary turbulent flow on gas-dynamic stand type with model flow meter is a Venturi. The results are presented ofpurging allowed to make a conclusion about the correctness of the implementation method for determination offlow coefficient of orifice plates by comparing the testimony of the exemplary and verified flow meters.
Для изучения влияния периодических наложенных пульсаций потока на результат измерения расхода на базе ФГУП ВНИИР был создан автоматизированный газодинамический стенд, вид и работа которого представлены в [1].
Для изменения температуры воздушного потока в состав установки на поверяемой линии была включена электрическая печь.
Коэффициент расхода стандартной диафрагмы определялся двумя способами. Первый предусматривал расчет коэффициента на основании измеренного абсолютного давления и температуры потока, а также перепада давления на диафрагме в соответствии с ГОСТ 8.563.1-3. Второй предусматривал нахождение коэффициента расхода по показаниям образцового и поверяемого расходомера:
GобP ' & ГОСТ (1)
G
пов
где Gобр и Опов - массовый расход по критическому и стандартному расходомеру соответственно, коэффициент расхода стандартного
а
ГОСТ
расходомера, рассчитанный по ГОСТ 8.563.1-3.
На рис.1 представлена разница в процентах между коэффициентом расхода, рассчитанным в соответствии с ГОСТ 8.563.1-3 и коэффициентом расхода, полученным сравнением показаний критического и стандартного расходомеров: ( ~ ^
s =
1 --
а
а
•100%
(2)
V ^ГОСТ /
в условиях стационарного изотермического потока при Т, и т = 293.15 °К.
г /о ™
Анализируя данные, представленные на рисунке, можно отметить, что погрешность определения коэффициента расхода сличением показаний критического и стандартного расходомеров относительно ГОСТ 8.563.1-3 с доверительной вероятностью 0.95 не превышала +0.48%. Указанная
величина погрешности характеризует разброс данных применительно к результатам, полученным во все экспериментальные серии. Погрешность внутри каждой серии экспериментов не превышала +0.4%. При этом можно отметить случайный характер экспериментальной погрешности.
3.0
1.5
0.0
-1.5
-3.0
s а,%
Изотермический поток Температура потока +20 С
• * 9 н * -г • • •
±0.5% ••• И •
Red
2E+5
2E+5
2E+5
2E+5
2E+5
Рис. 1 - Погрешность определения коэффициента расхода стандартной диафрагмы (7}=293Л5°К, изотермический поток)
На рис.2 представлены данные по результатам исследований, проведенных в стационарном неизотермическом потоке при
Тг = 338.15 °КТ = 321.15 °К. Видно, что разброс
/ о м'
данных по результатам всех экспериментальных серий не превышал +0.75%. При этом, внутри каждой экспериментальной серии разброс не превышал +0.68%. Увеличение разброса экспериментальных данных по отношению к результатам исследований в потоке с температурой Т/- = 338.15 °К объясняется тем, что при
проведении исследований в потокетемпература потока поддерживалась на данном уровне специальной системой термостабилизации, включенной в состав батареи ресиверов. Система
представляла собой пластинчатый теплообменник, в качестве теплоносителя, в котором использовалась вода при температуре +20°С.
В теплообменник вода подавалась из единой системы термостабилизации.
3.0
температуру. При проведении исследований в потоке с температурой
Tf = 338.15 °K
1.5
0.0
-1.5
-3.0
sa,%
±0.75% • e • • • .
• • Ф • •*
Неизотермический поток Температура потока +65 С Температура стенки +48 С
Red
2E+5
2E+5
2E+5
2E+5
поддерживать заданный уровень температуры от эксперимента к эксперименту приходилось вручную по показаниям температурных контроллеров. Это, в свою очередь, увеличивало случайную составляющую погрешности эксперимента, обусловленную, в том числе, не соблюдением единства условий его проведения.
Результаты представленных продувок позволили сделать заключение о корректности реализации методики определения коэффициента расхода стандартной диафрагмы сличением показаний образцового и поверяемого расходомеров. Данные продувки также позволили определить величину и характер экспериментальной погрешности.
Литература
1. Юшко С.В. Газодинамиеский стенд для изучения влияния гидродинамической нестационарности на примере результатов измерения расхода газа /Вестник
технол. ун-та. 2017. Т.20. №1. С.68-69. «
Рис. 2 - Погрешность определения коэффициента расхода стандартной диафрагмы (Tf=338.15°, неизотермический поток)
Воздух, нагнетаемый компрессором, проходя через батарею ресиверов, проходил и теплообменник, приобретая соответствующую
© С. В. Юшко - д-р техн. наук, зав. каф. инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ, [email protected].
© S. V. Jushko - Dr. Sci. (Tech.), Head of the Department of the Engineering Computer Grafics and Automated Design, Kazan National Research Technological University, [email protected].
