CC BY
14
УДК 53.082
https://doi.org/10.24412/2226-2296-2022-4-9-15
I
I
Развитие инженерных решений
при разработке средств измерения расхода
в ХХ веке
Севницкий С.А. 1 , Уметбаев Ф.С.1, Мастобаев Б.Н.2, Валеев А.Р.2
1 ФБУ Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Башкортостан, 450006, г. Уфа, Россия
2 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9682-4463, E-mail: sevnizkii@rambler.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4310-1613, E-mail: fan2006@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5379-9520, E-mail: mastoba@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7197-605X, E-mail: anv-v@yandex.ru
Резюме: В статье рассматривается развитие методов и средств измерения расхода в XX веке. К началу этого времени измерение расхода стало важной задачей для промышленных и коммунальных целей. Расходомеры, использующие значения перепада давления, успешно использовались примерно до 1950 года, когда начали появляться альтернативные методы. В настоящее время используется около 60 различных методов измерения расхода, которые применяются для удовлетворения постоянно растущих требований к бытовым и промышленным средствам измерения расхода жидкостей, газов, паров и твердых веществ в однофазной или многофазной форме. В представленном исследовании показано, как средства измерения расхода за несколько десятилетий прошли путь от простых устройств до сложных измерительных систем.
Ключевые слова: расходомер, расход, история науки и техники, объемный расходомер, турбинный расходомер. Для цитирования: Севницкий С.А., Уметбаев Ф.С., Мастобаев Б.Н., Валеев А.Р. Развитие инженерных решений при разработке средств измерения расхода в ХХ веке // История и педагогика естествознания. 2022. № 4. С. 9-15. DOI:10.24412/2226-2296-2022-4-9-15
IMPROVEMENT OF ENGINEERING SOLUTIONS IN THE DEVELOPMENT OF FLOW MEASUREMENT TOOLS IN THE 20TH CENTURY Sergey A. Sevnitskiy1, Fanis S. Umetbayev1, Boris N. Mastobaev2, Anvar R. Valeev2
1 FBU State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in the Republic of Bashkortostan, 450006, Ufa, Russia
2 Ufa State Petroleum Technological University,450062, Ufa, Russia
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9682-4463, E-mail: sevnizkii@rambler.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4310-1613, E-mail: fan2006@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5379-9520, E-mail: mastoba@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7197-605X, E-mail: anv-v@yandex.ru
Abstract: The article discusses the development of methods and means for measuring flow in the 20th century. By the beginning of it flow measurement had become an important task for industrial and utility purposes. Flowmeters using differential pressure values were used successfully until about 1950, when alternative methods began to appear. Approximately sixty different flow measurement methods are currently in use to meet the ever-increasing requirements for residential and industrial flow measurement of liquids, gases, vapors and solids in single phase or multiphase form. This study shows how flow measurement tools have gone from simple devices to complex measurement systems over several decades.
Keywords: flow meter, flow rate, history of science and technology, volumetric flow meter, turbine flow meter. For citation: Sevnitskiy S.A., Umetbayev F.S., Mastobaev B.N., Valeev A.R. IMPROVEMENT OF ENGINEERING SOLUTIONS IN THE DEVELOPMENT OF FLOW MEASUREMENT TOOLS IN THE 20TH CENTURY. History and Pedagogy of Natural Science. 2022, no. 4, pp. 9-15. DOI:10.24412/2226-2296-2022-4-9-15
К началу XX века наука о движении жидкости была уже достаточно хорошо развита и в продаже имелось множество расходомеров: трубки Вентури [1], трубки Пито [2], расходомеры объемного типа [3], турбинные расходомеры [4] и т.д. Но при этом эффективность расходомеров была невысока без точных средств измерения сигнала и/или интегрирующего механизма.
В первой половине XX века основными направлениями развития были следующие: разработка первичных преобразователей, усовершенствование конструкций, внедрение расходомеров для различных сфер применения, расширение теоретических знаний о динамике жидкости, стандартизация.
Появление трубки Вентури в конце XIX века ускорило разработку приборов, способных измерять создаваемый
ими перепад давления. Большинство из них были основаны на принципе ртутной U-образной трубки с чугунным поплавком и сальниковым шпинделем для привода механизмов индикации и записи. Когда разность давлений была слишком мала, для точного измерения с помощью ртутной U-об-разной трубки использовалась вода. В дальнейшем стали применять и масло [5] (рис. 1)
Перед разработчиками приборов в первые годы XX века стояли следующие проблемы:
- в расходомерах, использующих перепад давления, расход изменялся прямо пропорционально квадратному корню разности давлений. Это создавало некоторые сложности. Было опробовано несколько методов преобразования квадратного корня, включая формирование ртутных камер и применение кулачков или рычагов для механической передачи поплавка на ручку или указатель. Многие из этих решений исключили определение квадратного корня, но, предположительно, имели низкую точность;
- определение суммарного расхода. Для этого использовались часы с высокой точностью, но они были крайне массивными;
- компенсация влияний давления и температуры. По мере увеличения требований к более высокой точности было изобретено множество механизмов, которые представляли собой простые механические компьютеры, способные складывать, вычитать, умножать, делить и извлекать квадратные корни. Согласование этих механизмов было квалифицированной работой;
- размер и стоимость. Хотя в то время не поднималась проблема влияния ртути на здоровье человека, была некоторая озабоченность размером и весом огромных объемов ртути, необходимых для расходомеров, и опасение, что ртуть, которая собиралась в карманах людей, растворяла золотые соверены, выплачиваемые в качестве заработной платы. Остро требовался альтернативный более дешевый, меньший по размеру и легкий подход к созданию расходомеров;
- передача данных. При использовании труб Вентури существовала задача передачи информации об измерении от насосных станций или резервуаров в офис инженера по водоснабжению. Простые электрические потенциометры были доступны примерно с 1910 года, за ними последовали более точные системы телеметрии на большие расстояния, использующие импульсную систему переменной длительности. Одним из интересных достижений в конце 1920-х годов был «говорящий» передатчик, состоящий из граммофонной пластинки с большим количеством концентрических канавок, на каждой из которых отпечатан человеческий голос, произносящий сообщение, соответствующее положению поплавка, которое было связано с тонармом. Затем голос передавался по телеграфу.
В период 1900-1950 годов происходило умеренное усовершенствование механической конструкции приемных приборов, однако к концу этого периода точность расходомера все еще составляла примерно 1-2%, хотя приборы стали меньше и дешевле и могли решать более широкий спектр задач по измерению расхода [5].
О влиянии формы сопла (конфузоров и диффузоров) на расход было известно еще с древних времен, однако теоретические основы начали разрабатываться только в середине XVII века. Один из первых патентов на формы сопел был патент, выданный М. Гере в 1896 году. У предложенного сопла были края, закругленные как с верхней, так и с нижней стороны, и его расход был рассчитан по формуле На-вье, разработанной в 1850 году. Использование закругленных краев не было эффективно, но М. Гере в 1909 году смог организовать продажу сопел под названием Sarco Meter.
Рис. 1. Расходомер Вентури, использующий ртуть (1910)
Рис. 2. Чертеж запатентованного Е.Г. Бейлей устройства для измерения расхода с различными отверстиями
Следующим примечательным историческим событием стали эксперименты, проведенные Т.Р. Веймутом в 1903 году с острыми, квадратными по краям тонкими пластинчатыми отверстиями для измерения больших объемов природного газа. Его напорные краны находились на один дюйм выше и ниже по течению от торцов отверстия, которое позже стало стандартом США. За этим последовали опубликованные данные Е.О. Хикштейна, основанные на напорных отводах на 2,5 диаметрах труб выше по течению и 8 диаметрах труб ниже по течению. В 1916 году Х. Джадд предложил использовать краны CTenacontracta (вена контракта, то есть точка в потоке жидкости, где диаметр потока наименьший, а скорость жидкости максимальна при выходе из сопла), а также впервые упомянул о конструкции эксцентрических и сегментарных отверстий в 1917 году. Последние были запатентованы компанией Bailey Meter [6] (рис. 2).
Дж. Л. Ходжсон также разработал множество других типов сопел в период 1909-1924 годов и сформировал целый ряд профилей сопел для различных значений отношения диаметров и для широкого диапазона числа Рейнольдса.
Основные достижения в области усовершенствования первичных преобразователей, внесенные за 1900-1950 годы, включали в себя установление коэффициентов расхода, увеличение диапазона измерений и разработку модификаций для конкретных применений.
К. Гершель в своей разработке трубки Вентури хорошо понимал, что длинный конфузор, вероятно, не нужен, но именно Дж. Л. Ходжсон довел идею до коммерческого завершения в своем проекте Orivent в 1912 году, который можно было рассматривать как сопло с конусом для восстановления потока. Его основные достоинства заключались в уменьшении размеров и стоимости конструкции.
Исследования сопел для измерения расхода восходят к работе У. Фруда в 1847 году. Он экспериментировал с возвращающимся мундштуком трубки Ж.-Ш. Борда. К 1928 году проточное сопло стало доминирующим элементом дифференциальных устройств. В 1930 году Германия стандартизировала короткую форму проточного сопла, и в 1934-м ASME начала программу исследований коэффициентов проточного сопла.
Ходжсон также исследовал проблему пульсации потока. Он тщательно исследовал теоретические аспекты влияния пульсаций на точность измерителя и разработал критерий, который носит его имя - критерий Ходжсона.
Отдельной проблемой было измерение расхода высоковязких жидкостей, и в связи с этим было предложено множество модификаций профилей сопел. Одним из ранних примеров было сопло П.Л. Кента, представленное в 1930 году. Сопло имеет короткий конический вход и более короткую параллельную часть, углы и длины которых изменяются в зависимости от соотношения площадей. Другими решениями для измерения расхода в области малых значений числа Рейнольдса были сопла Витте 1930 года (двойной скос), E. Шмидта 1931 года (полукруг), Н.В. Бека 1936 года (четверть круга) и Д. Бренда 1953 года (четверть круга).
Растущее использование пара для производства электроэнергии и технологических процессов потребовало точного метода измерения общего потребления. Отверстие с квадратным краем хорошо зарекомендовало себя для измерения расхода пара, но стоимость сопел и фитингов, а также приемного прибора и интегратора сделали это решение дорогостоящим для небольших паропроводов. Дж. Л. Ходжсон решил эту проблему с помощью поворотного счетчика шунтирующего типа, который он разработал в 1923 году. Он состоял из турбины, приводимой в движение паровыми струями, падающими на нее из двух симметрично расположенных сопел. Турбина была зашунтирована через
отверстие, которое пропускало большую часть пара. Скорость турбины поддерживалась низкой и находилась в линейной зависимости от расхода за счет крепления демпфирующей лопасти, погруженной в воду, конденсированную из пара [5].
Начиная с 1950-х годов стали появляться новые технологии и материалы, которые использовались в том числе и при измерении расхода. Также появились новые фундаментальные исследования в области динамики жидкости. Дополнительным импульсом стало внедрение микропроцессорной электроники. В совокупности это сильно стимулировало развитие новых методов и средств измерения расхода.
Рассмотрим по отдельности развитие методов измерения расхода, использующих различные физические принципы.
Электромагнитные расходомеры
Историю электромагнитных методов измерения относят к М. Фарадею, который заложил теоретические основы для электромагнитных расходомеров [7], и У.Х. Волластону, который первый их успешно применил в 1851 году [8].
Однако первый патент в данной области появился в 1917 году, когда Смит и Слепиан запатентовали электромагнитный метод измерения скорости судна. В 1930 году Э. Дж. Уильямс применил этот принцип измерения скорости потока в трубе, а в 1932 году Фабр, а позже Колин сообщили об измерении скорости пульсирующего кровотока. Первый коммерческий расходомер электромагнитного излучения был разработан в 1952 году в Голландии компанией ТоЫт^ег и получил название ТоЫАих. Затем компания Foxboro из США приобрела продукт компании, усовершенствовала его и в 1954 году стала продавать в США. В течение следующих 10 лет большинство ведущих компаний - производителей расходомеров в США, Европе и Японии разработали конструкции, основанные на подаче переменного тока на обмотку возбуждения [5].
Дж. Шерклифф провел полный теоретический анализ работы электромагнитного расходомера и в 1962 году издал об этом книгу, ставшую классической [9]. В своей работе он предложил концепцию весовой функции для длинных однородных полей, которая объяснила влияние на точность асимметричных и несимметричных профилей потока через расходомер. Также он впервые разработал теорию влияния конечных длин магнитного поля и изоляции стенки трубы. В результате этой теоретической работы производители расходомеров смогли уменьшить общую длину своих средств измерения и за счет применения неоднородных полей уменьшить некоторые эффекты изменения профилей скорости. Работа над неоднородными полями была предпринята Т. Руммелем и Э. Кетельсоном, которые получили полуэмпирическое решение, но не завершили теоретическое решение. Завершенное теоретическое решение было выполнено М.К. Бевиром в 1968 году.
К 1970 году электромагнитный расходомер стал широко распространенным устройством для измерения расхода электропроводящих жидкостей благодаря большому линейному диапазону расхода и доступности в размерах от 5 до 2500 мм.
Турбинные расходомеры
Современная форма турбинного расходомера с датчиком отсчета известна с 1938 года. Расходомер был разработан в США под руководством Дэвида Поттера для измерения расхода авиационного и ракетного топлива. В турбинном расходомере скорость или объем протекшей
жидкости определяется по значению частоты вращения турбины (частоты импульсов).
Для различных отраслей промышленности актуально определять массовый расход, и было предпринято много попыток разработать массовый турбинный расходомер. Одна из первых попыток была предпринята компанией Potter Aeronautical Company в 1959 году, когда она запатентовала двухроторную турбину, в которой два ротора с лопастями были упруго соединены друг с другом, но сконструированную таким образом, что один ротор при вращении имел сдвиг относительно другого (рис. 3). Разница во времени между импульсами двух роторов определяла значение массового расхода.
В 1960 году был выпущен турбинный расходомер для авиационной отрасли, он имел два свободно вращающихся ротора, что позволяло компенсировать трение подшипников. В 1972 году был представлен новый турбинный расходомер, Hoverflo. Он был без подшипника и поддерживался в среде гидродинамическими силами. А в 1975 году был представлен другой турбинный расходомер, который представлял собой небольшую смещенную турбину, соединенную через проходное отверстие [5].
Вихревые расходомеры
Г.Л.Ф. фон Гельмгольц (1821-1894) в 1858 году разработал основы теории вращения жидкости и вихревого движения [10].
На основе данных исследований У. Томсон, также известный как лорд Кельвин (1824-1907), в 1868 году разработал теорию о циркуляции жидкости, ныне известную как теорема Кельвина [11]. В 1871 году он также поставил и решил задачу о неустойчивости потока. Рассмотренный тип неустойчивости был назван в честь этих ученых - неустойчивость Кельвина-Гельмгольца. Стоит отметить, что Кельвин в своих исследованиях предсказывал наличие ламинарного и турбулентного потока еще до работ О. Рейнольдса в 1883 году, который разработал известный критерий,
В. Струхаль (1850-1922) в 1878 году провел опыты по изучению генерации звука при обдувании цилиндрических тел потоком воздуха [13]. Позже Д.У. Стретт, более известный как лорд Рэлей, ввел безразмерную зависимость - критерий подобия нестационарных течений жидкостей и газов. Данный критерий был назван в честь Струхаля [14].
Т. Карман (1881-1963), который был учеником другого известного ученого, Л. Прандтля (1875-1953), теоретически изучал обтекание цилиндра несжимаемой жидкостью [15]. Получающиеся при этом цепочки вихрей названы дорожкой Кармана в его честь. Впоследствии в 1954 году канадский физик и инженер А. Рошко (1923-2017) исследовал возможности измерения расхода с использованием принципа вихревого рассеяния [16]. Первым успешным коммерческим вихревым расходомером было изобретение А. Роде-ли, который вместе с Д.Ф. Уайтом в 1968 году основал компанию Eastech для разработки, производства и реализации данного расходомера [5].
Параллельно с разработкой данного вихревого расходомера было создано несколько расходомеров, работающих на различных принципах гидродинамической нестабильности. Одним из них был вихревой расходомер, разработанный А. Родели в 1965 году во время его работы в American Standard. Устройство было лицензировано фирмой Fischerand Porter и использовалось для измерения расхода газа. Другой принцип, а именно генерирование обратной связи - зависящий от эффекта Коанды, был разработан компанией Moore Products, которая выпустила расходомер в 1972 году [17].
Рис. 3. Расходомер Pottermeter Д. Поттера (1959 год) Ультразвуковые расходомеры
Идея измерения скорости звука в движущейся среде впервые начала обсуждаться в 1920-е годы. Однако, как и в случае с многими другими принципами измерения расхода, практическая реализация отставала из-за отсутствия необходимой материальной базы.
Одна из реализаций ультразвуковых расходомеров использует измерение времени прохождения волн в прямом и обратном направлениях потока. Первым устройством, где был использован данный принцип, был расходомер компании SIRA, разработанный в 1959 году.
В период 1960-1970 годов было запатентовано большое количество различных вариантов исполнения ультразвуковых расходомеров, и в 1970-1980-х годах они стали доступны на рынке.
Дополнительным стимулом для развития ультразвуковых расходомеров стал тот факт, что ультразвуковые преобразователи могут быть закреплены снаружи труб вместо того, чтобы находиться в прямом контакте с жидкостью. Данная реализация расходомеров стала активно реализоваться в конце 1960-х - начале 1970-х годов после понимания, что в их работе можно использовать эффект Доплера - явление изменения частоты колебаний движущихся источников.
Разновидностью ультразвуковых расходомеров стали корреляционные расходомеры. Недостатком предыдущих типов было то, что в различных сечениях потока жидкость двигается с различной скоростью, поэтому мгновенные измерения зависели от профиля скоростей. В корреляционных расходомерах происходит запоминание в заданном сечении трубопровода образа потока контролируемой среды и его последующее распознавание в другом сечении трубы, расположенном на некотором расстоянии от первого. Теория взаимной корреляции и статистические методы анализа случайных данных появились примерно в 1938 году, но отсутствие цифровых вычислений сделало применение практически невозможным. Одним из пионеров в области измерения расхода данным способом был профессор М. Бек из Брэдфордского университета. Бек описал этот новый метод измерения расхода в своей докторской диссертации в 1969 году. Параллельная линия исследований и разработок была начата в Политехническом институте Тиссайда Дж. Култхардом. Появление недорогих и мощных микропроцессоров к 1980 году позволило ему разработать коммерческий проект в 1981 году [5].
Рис. 4. Расходомер с трубкой Далла
Расходомеры переменного перепада давления
Некоторые более ранние работы Н. Натана показали, что трубка Вентури, изготовленная из двух конических редукторов без горловины, обеспечивает более высокий, чем ожидалось, перепад давления при заданном расходе. Х.Е. Далл изучил критические параметры для аналогичного устройства и нашел комбинации, которые обеспечивали восстановление высокого давления с коэффициентами разряда, достаточно постоянными, чтобы конкурировать с обычной трубкой Вентури. Новое устройство, получившее название «трубка Далла» (рис. 4), было представлено в 1951 году [17]. Оно было дешевле в изготовлении, легче и компактнее и вскоре получило широкое распространение [18].
Многие другие вариации трубки Вентури были разработаны в 1950-1960-е годы. В частности, клиновой расходомер (рис. 5), предложенный фирмой Taylor Instrument Company в 1965 году, а также расходомер с V-образным конусом (рис. 6), представленный компанией Ametec в октябре 1985 года.
Проблема, связанная с большинством расходомеров, использующих переменный перепад давления, заключалась в квадратичной зависимости расхода и перепада давления. Одно из решений этой проблемы было предложено в 1975 году Р. Маурером. Он разработал цифровой расходомер жидкости V-Delta-P, в котором измерялась скорость центробежного насоса, необходимая для обеспечения перепада давления, равного и противоположного тому, что создается отверстием. Стоит отметить, что подобная идея уже использовалась в расходомере Centrimax, разработанном М.Э. Лидсом и Э.Ф. Нортрупом в 1930 году.
Другое решение данной проблемы расходомеров было разработано К. Уильямсом и Д. Тернером. В их предложении соотношение площади отверстий менялось за счет конуса, управляемого пружиной. Данный расходомер, известный как Gilflo, был представлен в 1969 году компанией Gervase Instruments и стал очень распространенным средством измерения для различных сред (рис. 7).
Одним из других подходов к решению упомянутой проблемы является разработка взаимосвязанной системы с несколькими соплами Пито, которая обеспечивала средне-
Рис. 5. Клиновой расходомер
Рис. 6. Расходомер с V-образным конусом
взвешенную разницу давлений. Первым решением был расходомер Annubar компании Emerson Process Management/ Rosemount в 1968 году (рис. 8) [19]. В России такой прибор также известен как расходомер с осредняющей напорной трубкой.
Измерение массового расхода
Этот тип измерений начал приобретать большое значение в начале XX века, особенно для измерения расхода воздуха и газа. При измерении данных сред необходимо дополнительно учитывать влияние давления и температуры. Одна из первых таких систем была разработана Дж.
Я
Л. Ходжсоном для измерения расхода воздуха на рудниках Рэнд в Южной Африке в 1910 году. Эта установка включала в себя квадратные краевые отверстия, трубки Вентури, механизмы компенсации давления, измерители затвора и работу с соплами критического расхода для калибровки.
Вычисление массового расхода по напору, давлению и температуре был основным методом до 1940-х годов. Для низких скоростей газов постоянного состава было обнаружено, что использование контроля теплопередачи обеспечивает умеренную точность определения массового расхода, и эти приборы, ныне известные как тепловые расходомеры, стали доступны примерно в 1955 году (рис. 9) [20].
В 1941 году У.Т. Дейком был предложен расходомер, использующий эффект Магнуса. Он далее был усовершенствован С.М. Теннантом и Дж. Р. Тернером в 1950 году. Конструкторское воплощение приписывается Д. Бранду и Л.А. Гинзелю в 1951 году. Расходомер состоял из вращающегося цилиндра с постоянной скоростью в расширенном проточном канале, в котором поток жидкости проходил в обе стороны вокруг него. Массовый расход измерялся как прямая функция перепада давления между средними точками двух каналов.
Важный этап в измерении массового расхода начался с разработки расходомеров кориолисова типа в начале 1950-х годов [21]. У.Т. Ли и С.И. Лии, профессора Массачусет-ского технологического института в 1952 году на конференции ASME представили расходомеры Кориолиса [22], а год спустя В.А. Орландо и Ф.Б. Дженнингсом был разработан массовый расходомер GE. Принцип Кориолиса был применен и компанией Micromotion к новому расходомеру, который был представлен на рынке в 1979 году. В то время как Ли и Лии применяли вращающиеся трубки, приводимые в движение двигателем с постоянной скоростью, расходомер Micromotion использовал вибрирующую гибкую U-образную трубку.
Меточные расходомеры
Использование различных методов для оценки скорости и расхода потока можно проследить до 1860 года. В 1882 году д'Ориа предложил метод измерения скорости водных потоков, позволяющий небольшим твердым телам с плотностью, чуть превышающей плотность воды, падать с постоянной скоростью с поверхности на дно. Средняя скорость потока оценивалась при измерении времени погружения тела и горизонтального дрейфа. А. Хоффер в 1913-м и Н. Мияги в 1929 году описали аналогичную технику, но использовали пузырьки воздуха диаметром около 2,5 мм, которые всплывали на поверхность. В США Дж. Грот разработал свою химико-гидрометрическую методику для тестирования гидроэлектрических генераторов и сообщил о результатах в 1916 году [5].
Примесный метод измерения скорости (то есть с использованием метода разбавления соли) был, введен С.М. Ал-леном в 1922 году. Измерения были проведены Е.А. Спенсером на трубопроводе диаметром 6 футов в 1958 году на электростанции Finlarig. На основании проведенных исследований был подготовлен стандарт BSI и IEC для крупномасштабных измерений расхода. Примерно с 1950 по 1970 год появилось и другие методы, использующие иные виды меток (ионизационные, тепловые, оптические, ядерно-магнитно-резонансные) [5].
Рис. 8. Расходомер Annubar
Рис. 9. Принцип работы теплового калориметрического расходомера
До 1960 года большинство меточных методов включали ввод химического вещества, но затем появились нехимические метки: помечались ядра водорода или фтора, присутствующие в текущей жидкости, приводя их в резонанс. Это было достигнуто путем пропускания жидкости через постоянное магнитное поле, которое поляризует ядра, а затем подвергает их воздействию высокочастотного поля, способного привести их в резонансное состояние [20].
Заключение
В течение XX века произошло значительное развитие как теории, так и практических средств для измерения расхода жидкости: от простых методов, использующих гидравлические принципы (трубки Вентури, трубки Пито, расходомеры объемного типа, турбинные расходомеры), до методов, применяющих сложные подходы из других областей физики. Развитие измерения расхода жидкости по сравнению с другими техническими направлениями особенно тем, что теоретические достижения в этой области сразу же получали свое практическое воплощение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Herschel, C. Apparatus for measuring the quantity of water flowing through a pipe / U.S. Letters Patent no. 381373 (filed: 1887 December 12 ; issued: 1888 April 17).
2. Simmons, C. T. Henry Darcy (1803-1858): Immortalised by his scientific legacy / C. T. Simmons //. Hydrogeology Journal, 2008. - Vol. 16 (6). -1023-1038 p.
3. Mechanical Engineers in America Born Prior to 1861: A Biographical Dictionary / ASME History and Heritage. New York: ASME, 1980.
4. Crainic M. A short history of residential water meters part I mechanical water meters with moving parts / M. Crainic // Installations for Buildings and Ambiental Comfort Conference XXI- edition Timisoara - ROMANIA 18-20April 2012, 2012. - pp. 27-35
5. Medlock, R. The Historical Development of Flow Metering. Measurement and Control, 1986: 12 p.
6. Beiley, E.G. Liquid Meter / U.S. Letters Patent no. 1243682 (filed: 1913 August 18 ; issued: 1917 October 23).
7. Храмов Ю.А. Фарадей Майкл. Физики: Биогр. справ. М.: Наука, 1983. С. 271. 400 с.
8. Храмов Ю.А. Волластон Уильям Хайд. Физики: Биогр. справ. М.: Наука, 1983. С. 66. 400 с.
9. Шерклиф Дж. А. Теория электромагнитного измерения расхода / пер. с англ. С. А. Регирера. М.: Мир, 1965. 268 с.
10. Cahan, D. Hermann Von Helmholtz and the Foundations of Nineteenth-Century Science / University of California Press, 1993 . - p. 198.
11.Храмов Ю.А. Томсон (Кельвин) Уильям. Физики: Биогр. справ. М.: Наука, 1983. С. 263. 400 с.
12.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
13. Strouhal, V. Uebereinebesondere Art der Tonerregung" [On an unusual sort of sound excitation] / V. Strouhal // Annalen der Physik und Chemie (in German), 1878. - Vol. 241 (10). - p. 216-251.
14.Храмов Ю.А. Рэлей (Стретт) Джон Уильям. Физики: Биогр. справ. М.: Наука, 1983. С. 239. 400 с.
15.Dryden, H. L. Theodore von Karman 1881-1963 (англ.): A Biographical Memoir by Hugh L. Dryden / Dryden H. L. - National Academy of Sciences, 1965.
16. Roshko, A. On the drag and shedding frequency of two-dimensional bluff bodies / A. Roshko // International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 1954.
17.Киясбейли А.Ш., Перельштейн М.Е. Вихревые измерительные приборы. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.
18. Dall H.E. The effect of roughness of the orifice plate on the discharge coefficient // Instrum. Ingineer. 1958. Vol. 2. N. 5. p. 91-92
19. Perry, R. H. Perry's Chemical Engineer's Handbook, Seventh Edition / R. H. Perry, G. D. W. -McGraw Hill. 1997.
20.Кремлевский П.П., Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 1. СПб.: Политехника, 2002. 409 с.
21. Naumchik, I.V. Mass flow meter for liquids / I.V. Naumchik, I.Yu. Kinzhagulov, АР. Kren, К.А. Stepanova // Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2015. Vol. 15 (5). p. 900-906.
22. Hydraulic Research in the United States / Edited by H. K. Middleton and So. W. Matchett. - U.S. Department of Commerce, National Bureau of Standards, 1953. - 220 p.
REFERENCES
1. Herschel C. Apparatus for measuring the quantity of water flowing through a pipe. Patent U.S., no. 381373, 1888.
2. Simmons C. T. Henry Darcy (1803-1858): Immortalised by his scientific legacy. Hydrogeology Journal, 2008, vol. 16 (6), pp. 1023-1038.
3. Mechanical Engineers in America Born Prior to 1861: A Biographical Dictionary. ASME History and Heritage. New York, aSMe Publ., 1980.
4. Crainic M. A short history of residential water meters part I mechanical water meters with moving parts. Proc. of Installations for Buildings and Ambiental Comfort Conference XXI. Timisoara, 2012, pp. 27-35.
5. Medlock R. The Historical Development of Flow Metering. Measurement and Control. 1986. 12 p.
6. Beiley E.G. Liquid Meter. Patent U.S., no. 1243682, 1917.
7. Khramov YU.A. Faradey Maykl. Fiziki: Biograficheskiy spravochnik [Faraday Michael. Physicists: A Biographical Guide]. Moscow, Nauka Publ., 1983. p. 271. 400 p.
8. Khramov YU.A. Vollaston Uil'yam Khayd. Fiziki: Biograficheskiy spravochnik [Wollaston William Hyde. Physicists: A Biographical Guide]. Moscow, Nauka Publ., 1983. p. 66. 400 p.
9. Sherklif Dzh. A. Teoriya elektromagnitnogo izmereniya raskhoda [Theory of electromagnetic flow measurement]. Moscow, Mir Publ., 1965. 268 p.
10. Cahan D. Hermann Von Helmholtz and the foundations of nineteenth-century science. University of California Press Publ., 1993. p. 198.
11. Khramov YU.A. Tomson (Kel'vin) Uil'yam. Fiziki: Biograficheskiy spravochnik [Thomson (Kelvin) William. Physicists: A Biographical Guide]. Moscow, Nauka Publ., 1983. p. 263. 400 p.
12. Landau L.D., Lifshits YE.M. Gidrodinamika [Hydrodynamics]. Moscow, Nauka Publ., 1986. 736 p.
13. Strouhal V. On an unusual sort of sound excitation. Annalen der Physik und Chemie 1878, vol. 241 (10), p. 216-251 (In German).
14. Khramov YU.A. Reley (Strett) Dzhon Uil'yam. Fiziki: Biograficheskiy spravochnik [Rayleigh (Strett) John William. Physicists: A Biographical Guide]. Moscow, Nauka Publ., 1983. p. 239. 400 p.
15. Dryden H. L. Theodore von Karman 1881-1963 (angl.): A Biographical Memoir by Hugh L. National Academy of Sciences Publ., 1965.
16. Roshko A. On the drag and shedding frequency of two-dimensional bluff bodies. International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 1954.
17. Kiyasbeyli A.SH., Perel'shteyn M.YE. Vikhrevyye izmeritel'nyye pribory [Vortex measuring instruments]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1978. 152 p.
18. Dall H.E. The effect of roughness of the orifice plate on the discharge coefficient. Instrum. Ingineer., 1958, vol. 2, no. 5, pp. 91-92.
19. Perry R. H. Perry's chemical engineers handbook, seventh edition. D. W. -McGraw Hill Publ., 1997.
20. Kremlevskiy P.P. Raskhodomery i schetchiki kolichestva veshchestv: Spravochnik: Kn. 1 [Flowmeters and counters of the amount of substances: Reference book: Book 1]. St. Petersburg, Politekhnika Publ., 2002. 409 p.
21. Naumchik I.V., Kinzhagulov I.YU., Kren A.P., Stepanova K.A. Mass flow meter for liquids. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2015, vol. 15 (5), pp. 900-906.
22. Hydraulic Research in the United States. U.S. Department of Commerce, National Bureau of Standards Publ., 1953. 220 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Севницкий Сергей Анатольевич, директор, ФБУ Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Башкортостан.
Уметбаев Фанис Сагитович, к.т.н., Начальник отдела поверки информационно-измерительных систем, ФБУ Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Башкортостан.
Мастобаев Борис Николаевич, д.т.н., проф., завкафедрой транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Валеев Анвар Рашитович, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Sergey A. Sevnitskiy, Director, FBU State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in the Republic of Bashkortostan. Fanis S. Umetbayev, Cand. Sci. (Tech.),Head of the Information and Measurement Systems Verification Department, FBU State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in the Republic of Bashkortostan. Boris N. Mastobaev, Dr. Sci (Tech.), Prof., Head of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University.
Anvar R. Valeev, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University.
