21

Содержание

1 Струйные расходомеры 3

2 Расчет системы с распределенными параметрами 6

Задание 6

2.1 Общие сведения об основных характеристиках систем с распределенными параметрами 7

2.2 Представление устройства как систему элементарных звеньев 11

2.3 Cинтез интегральной передаточной функции

для объектов управления СРП 12

Вывод 18

Список использованной литературы 19

1 Струйные расходомеры

В струйных расходомерах измеряется перепад давления, возникающий в процессе удара струи жидкости или газа. Они пред­назначены, прежде всего, для измерения малых расходов. Они разработаны Левиным в Харь­ковском конструкторском бюро (СКБ-САУ).

Как известно, при ударе струи о твердое тело возникает давление , зависящее от скорости υ, плотности ρ жидкости и от угла α между на­правлением движения жидкости до и после удара:

.

Если угол , то . В этом случае давление удара в два раза превышает динамическое давление струи.

Заменяя скорость через рас­ход Q, деленный на площадь f струи, получим

Cле­довательно, при , получим . Таким образом, измеряя давление удара, можем судить о величине расхода Q.

Усилие R, с которым струя воздействует на твердое тело, очевидно равно

При имеем . Значит, расход Q можно измерять не только по ве­личине давления, но также и по величине развиваемого усилия.

Принципиальная схема струйного расходомера показана на рисунке 1. Весь измеряемый поток жидкости вытекает через сопло 1 и ударяется в перегородку 2. Давление удара через цен­тральное отверстие в перегородке передается жидкости, заполня­ющей внутренность сильфона 3, снабженного противодейству­ющей пружиной 4. Выходной штуцер 7 сообщен с пространством снаружи сильфона, которое поэтому воспринимает статическое давление потока . Очевидно, это же давление передается и жидкости, находящейся внутри сильфона. Следовательно, разность давлений, действующая на эффективную площадь сильфона F_c, равна давлению удара . Таким образом, сильфон перемещается под действием силы

Перемещение сильфона преобразуется в электрический сигнал с помощью плунжера 5, перемещающегося внутри герметичной немагнитной трубки, снаружи которой находится индуктивная или дифференциально-трансформаторная катушка 6.

Рисунок 1 – Схема струйного расходомера

Диаметры сопла, из которого вытекает жидкость, могут быть равны: 1,2; 1,5; 1,9; 2,4; 3,0; 3,6; 4,5 мм; соответствующие верхние пределы измерения: 16, 25, 40, 63, 100, 160 и 250 л/ч; соответствующие числа Re_d: 4700; 5900; 7400, 9300, 11 700, 15900, 19400. Расхо­домеры рассчитаны на статическое давление 0,6 МПа (6 кгс/см2). Погрешность комплекта, состоящего из расходомера и вторичного частотно-ферродинамического прибора ВФП или ВФС равна или от предела шкалы. Для измерения малых расходов газа разработаны аналогичные струйные расхо­домеры, у которых вместо сильфона перепад давления воспри­нимается вялой мембраной большей площади.

Характерной особенностью рассмотренных расходомеров яв­ляется совмещение в общей конструкции струйного преобразователя расхода сопла и дифференциального манометра. Принци­пиально возможно и раздельное их выполнение. Но это целе­сообразно лишь в особых случаях, а также при применении дан­ного метода для измерения более значительных расходов.

Струйные преобразователи расхода описываются передаточной функцией вида:

,

где - передаточный коэффициент струйного расходомера;

- постоянная времени струйного расходомера,

что соответствует апериодическому звену первого порядка.

Из анализа принципиальной схемы струйного расходомера, показанного на рисунке 1, видно, что на вход системы подается поток жидкости со скоростью υ, а на выходе получаем электрический сигнал, т.е.:

.