- •Н.Н. Акифьева Метрология, стандартизация и сертификация Конспект лекций
- •Часть 2. Методы и средства измерений в теплоэнергетике
- •1Измерение температуры. Физические принципы, методы и средства
- •1.1Абсолютная температура. Эталон единицы температуры.
- •1.2Международная практическая температурная шкала
- •(Мптш-68)
- •1.3Классификация технических средств измерения температуры
- •1.4Термометры расширения
- •1.4.1Стеклянные жидкостные термометры
- •1.4.2Манометрические термометры
- •1.4.3Дилатометрические и биметаллические термометры
- •1.5Термометры сопротивления
- •1.5.1Принцип действия и устройство термометров сопротивления
- •1.5.2Термометры сопротивления платиновые
- •1.5.3Термометры сопротивления медные
- •1.5.4Термометры сопротивления никелевые
- •1.6Измерительные схемы металлических термометров сопротивления
- •1.6.1Компенсационная измерительная схема
- •1.6.2Измерение сопротивления термометра мостом
- •1.6.3Измерение сопротивления термометра магнитоэлектрическим логометром
- •1.7Термоэлектрические преобразователи
- •1.7.1Принцип действия термоэлектрических преобразователей
- •1.7.2Стандартные термоэлектрические преобразователи
- •2Измерение расхода жидкостей и газов методом переменного перепада давления
- •2.1Общие сведения
- •2.2Уравнения расхода для несжимаемой жидкости
- •2.3Уравнения расхода для сжимаемой среды
- •2.4Стандартизация сужающих устройств
2.3Уравнения расхода для сжимаемой среды
В случае измерения расхода сжимаемой среды (газа или перегретого пара) необходимо учитывать изменение плотности вещества в связи с изменением давления при протекании через сужающее устройство. Для описания изменения плотности можно с достаточной степенью точности воспользоваться уравнением адиабатического процесса
,
(1.13)
где
–
показатель адиабаты;
–
постоянная величина.
Из уравнения (1.13) следует:
.
(1.14)
Подставив (1.14) в (1.1) и проинтегрировав (1.1) для сечений А-А и В-В, получим
.
(1.15)
Подставляя на основании (1.13) в уравнение (1.15) значение
,
получаем
.
(1.16)
Уравнение неразрывности потока сжимаемой жидкости для сечений и имеет вид
.
(1.17)
Выразим и через – площадь отверстия сужающего устройства при рабочей температуре, м2 :
,
,
(1.18)
где
через
обозначен
коэффициент сужения, который отличается
от коэффициента сужения для несжимаемой
жидкости, так как он зависит от отношения
давлений
.
Это происходит потому, что вследствие
отсутствия боковых стенок, особенно у
диафрагм, газ или перегретый пар может
расширяться в радиальном направлении.
Следовательно, наименьшее сечение струи
потока для сжимаемой жидкости за
диафрагмой будет несколько больше, чем
для несжимаемой жидкости, так как
сжимаемая жидкость будет несколько
увеличиваться в объеме вследствие
уменьшения давления за сужающим
устройством.
Подставим (1.18) в (1.17), после чего выразим (1.18) относительно :
.
(1.19)
Подставляя (1.19) в (1.16), находим среднюю скорость в наиболее узком сечении потока
.
(1.20)
Как и для несжимаемой жидкости, введем коэффициент , после чего уравнение расхода в единицах объема для сжимаемой жидкости примет вид
.
(1.21)
Уравнение расхода (1.21) можно представить в виде, аналогичном уравнению для несжимаемой жидкости, что более удобно для практических целей:
;
(1.22)
,
(1.23)
где
–
перепад давления на сужающем устройстве,
Па;
–
поправочный множитель на расширение
измеряемой среды, равный
,
(1.24)
где
.
(1.25)
Уравнения (1.22) и (1.23) отличаются от уравнений для несжимаемой жидкости (1.11) и (1.12) только поправочным множителем на расширение измеряемой среды. Поэтому уравнения (1.22) и (1.23) действительны также для несжимаемой жидкости, поскольку для нее поправочный множитель равен единице.
Данные уравнения расхода для сжимаемой жидкости могут применяться только в том случае, когда скорость потока в сужающем устройстве не достигает критической, т.е. скорости звука в данной среде.
Наименьшее
сечение струи в случае сопл и сопл
Вентури может быть принято равным
сечению цилиндрической части этих
сужающих устройств, т.е.
,
поэтому радиальное расширение струи
для данных устройств можно не принимать
во внимание (следовательно
).
В этом случае поправочный множитель на
расширение среды
для сопл и сопл Вентури может быть
подсчитан по (1.24). Для диафрагм поправочный
множитель
должен быть определен экспериментально.
