5.4. Прямые методы измерения массового расхода топлива (силовые расходомеры).

Общие положения. Что называется силовыми раасходомерами?

Силовыми называются расходометры, в которых посредством силового воздействия, зависящего от массового расхода, потому сообщается ускорение того или иного вида, а затем измеряется параметр, характеризующий степень этого воздействия или его эффекта. Принцип действия массовых силовых расходомеров заключается в создании в потоке дополнительных движений и дальнейшему измерению инерционных сил в потоке, пропорциональных массовому расходу.

Измерение массового расхода топлива по перепаду давлений (гидравлический мост). Схема, основные элементы, принцип работы. Какой расход измеряет данный расходомер: мгновенный или средний? Что является мерой расхода? Какой преобразователь используется для измерения? Докажите, что данная мера прямо пропорциональна массовому расходу топлива для условия, когда циркуляционный объёмный расход больше измеряемого объёмного расхода. Проведите такой же анализ для случая, когда циркуляционный объёмный расход меньше объёмного измеряемого расхода.

Измерительная цепь представляет собой активный гидравлический мост в который установлен 4 одинаковых гидравлических сопротивлений с одинаковыми эффективными проходными сечениями . В диагональ моста 2-3 включён гидравлический насос постоянной производительности q = const, м³/с. Задача заключается в измерении расхода Q, м³/с, вход и выход которого происходит соответственно в узлах (узловых точках) 1 и 4. Возможны 2 практически важных случая измерения: Q < q (измерение малых расходов) и Q > q (измерение больших расходов). В первом случае, когда основную циркуляцию в гидравлических цепях создаёт именно дополнительный (циркуляционный) насос. В основу положено: 1. В силу равенства гидравлических сопротивлений плеч каждый из расходов равномерно распределяется по плечам моста. Принимая принцип суперпозиции расходов, циркулирующих в контурах, можно считать, что суммарные расходы в противоположных плечах моста равны друг другу.

Далее выражаем расходы через перепады давлений в плечах моста.

Т.о. массовый расход прямо пропорционален перепаду давлений в узловых точках входа и выхода топлива. Это соблюдается при условиях μf – idem и q = const.

Метрологические свойства.

1. Независимость результатов измерения от плотности и вязкости. 2. Широкий диапазон измерения 50:1. 3. Возможность измерения очень малых расходов (до 0,05 кг/ч). 4.Приведённая погрешность γ = (0,5…1,0)%. 5. Непрерывность измерения (в режиме реального времени). 6. Линейность характеристики. 7. Высокие динамические свойства, (θ = 5…15 мс), что позволяет использовать это СИ для измерений на НУР. Значит потеря напора в линии подачи (до 15 кПа при G = 50 кг/ч) должна быть компенсирована насосом (последовательно включённым).

Источники погрешностей. Расчёт погрешности при условии, что погрешности всех составляющих конечной формулы равны 0,2%.

Погрешности определяются: 1. Нестабильностью циркуляционного расхода. 2. Погрешностью измерения перепада давлений. 3. Погрешностью градуировки или погрешностью идентичности гидравлических дросселей.

Кориолисовы расходомеры. Принцип действия. Ускорение Кориолиса и сила Кориолиса.

Ускорение Кориолиса (поворотное ускорение) является частью полного ускорения точки, которое появляется в сложном (относительном движении), когда переносное движение (т.е. движение подвижной системы отсчёта) не является поступательным. Это ускорение возникает вследствие: изменения относительной скорости точки (V_от) при переносном движении; изменения переносной скорости (ω_пер) при относительном движении точки. Если угол между векторами относительной и переносной скорости α ≠ 90⁰, то

Здесь ω_пер – угловая скорость поворота подвижной системы отсчёта относительно неподвижной. Направление а_кор можно получить, спроектировав вектор V_от на плоскость, перпендикулярную вектору ω_пер, и повернуть эту проекцию в сторону переносного движения. Сила Кориолиса – сила инерции, которая вводится для учёта влияния подвижной системы отсчёта на относительное движение материальной точки, . Эффект силы Кориолиса проявляется в том, что во вращающейся системе отсчёта материальна точка, движущаяся непараллельно оси вращения: либо отклоняется в направлении, перпендикулярно вектору её относительно скорости; либо оказывает давление на тело, препятствующее такому отклонению.

Какой расход измеряет данный тип расходомера?

Кориолисовыми называются расходометры, в преобразователях которых под влиянием силового воздействия возникает а_кор, величина которого зависит от массового расхода. В виду технических сложностей такие расходометры не получили распространения. Однако, идея, заложенная в них, была реализована в иной форме.

Кориолисовы вибрационные расходомеры: классическая схема и возникающие проблемы.

В расходометрах подвижный элемент преобразователя расхода не вращается, а лишь совершает периодические колебания с постоянной амплитудой.

Вариант вибрационного кориолисова расходомера с U-образной трубкой: схема, основные элементы и геометрические параметры, выражение для силы Кориолиса и момента силы Кориолиса. Принцип работы, мера расхода, способ измерения меры. Докажите, что измеряемая выходная величина прямо пропорциональная массовому расходу.

В настоящее время практическое применение для измерения расхода топлива в ДВС нашли кориолисовы расходометры с U-образной трубкой, совершающей периодические колебания в плоскости, перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обеих трубок. В один рукав U-образной трубки осуществляется подвод топлива, а из другого его отвод. Т.о. направление топлива (и, следовательно, векторы относительных скоростей в обеих трубках) противоположны друг другу. Соответственно, и ускорения Кориолиса в каждый момент времени в каждом из рукавов трубки будут иметь противоположные направления. В итоге возникает крутящий момент, изгибающий трубку относительно оси, проходящей через середину трубки.