Результат интеллектуальной деятельности: Способ измерения массового расхода

Изобретение относится к области определения массового расхода воздуха или жидкости (рабочей среды) и может быть использовано в энергетике, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ измерения массового расхода, заключающийся в том, что к струйному дискретному элементу с соплом питания, рабочей камерой, распределителем и двумя каналами обратной связи, входы которых расположены по разные стороны разделителя, а выходы по разные стороны сопла питания подключают преобразователь разности давлений, к выходу которого подключают преобразователь сигнала, в котором выделяют сигнал А, пропорциональный амплитуде пульсаций разности давлений, выделяют сигнал f, пропорциональный частоте пульсаций разности давлений, и определяют величину М массового расхода в устройстве деления величины выделенного сигнала, пропорционального амплитуде пульсаций давления на величину выделенного сигнала, пропорционального частоте пульсаций М=А/f (см. патент SU 1177671 А, G 01F 1/00, от 07.09.85).

Недостатком данного способа является низкая точность определения величины массового расхода из-за низкой точности определения амплитуды пульсаций разности давлений.

Наиболее близким техническим решением является способ определения массового расхода рабочей среды ротаметром, при котором ротаметром определяют объемный расход, затем определяют массовый расход умножением величины объемного расхода на величину плотности среды (жидкости или газа) (см. Кремлевский П.П. «Расходомеры и счетчики количества», машиностроение, 1989 г., стр. 14).

Недостатком данного способа является низкая точность определения массового расхода среды из-за неточности определения плотности рабочей среды, использование справочного значения плотности.

Техническим результатом, на достижение которого направлен способ, является измерение массового расхода без учета плотности рабочей среды и повышение точности измерения.

Для достижения указанного результата в заявленном способе измеряют ротаметром объемный расход рабочей среды, параллельно ротаметру подключают струйный датчик расхода (СДР), измеряют объемный расход рабочей среды через СДР и рассчитывают массовый расход рабочей среды G по формуле:

где Q_Р - объемный расход рабочей среды, проходящий через ротаметр;

Q_СДР - объемный расход рабочей среды, проходящий через СДР;

А и В - постоянные коэффициенты.

Измерение объемного расхода рабочей среды с помощью ротаметра позволяет определить массовый расход путем подключения параллельно ротаметру СДР, пропуская рабочую среду через ротаметр и параллельно подключенный ему СДР, и рассчитывают массовый расход рабочей среды G по формуле:

где Q_Р - объемный расход рабочей среды, проходящий через ротаметр;

Q_СДР - объемный расход рабочей среды, проходящий через СДР;

А и В - постоянные коэффициенты.

Способ измерения массового расхода реализуется следующим образом.

Рабочую среду пропускают через ротаметр и параллельно подключенный СДР, определяют объемный расход Q_Р, проходящий через ротаметр и объемный расход Q_СДР, проходящий через СДР, определяют массовый расход G по формуле

Рассмотрим систему уравнений описывающих работу ротаметра и СДР:

μ_Р и μ_СДР - коэффициенты расхода местного сопротивления ротаметра и СДР.

У ротаметра перепад на поплавке умноженный на площадь поплавка равен весу поплавка в жидкости, если поплавок из одного материала, без пустот, то

отсюда

т.к.

или

Здесь А и В постоянные коэффициенты, величины которые зависят от геометрических размеров элементов ротаметра и СДР, от материалов из которых изготовлен поплавок ротаметра.

На практике коэффициенты А и В определяют при проведение двух испытаний, при которых фиксируют G₁, Q_Р1, Q_СДР1 и G₂, Q_Р2, Q_СДР2. Сопоставляют два уравнения и находят А и В.

Таким образом, заявленный способ повышает точность измерения массового расход рабочей среды с помощью ротаметра и СДР, что улучшает потребительские качества данного способа. Так же предложенный способ позволяет измерять массовый расход рабочей среды с неизвестной плотностью.