Введение к работе
Актуальность гзботн. Проблема измерения расходов различию: ред и з частности воды затімает ваиное место в народно-хозяйственном комплексе Украина Экономические требования выдвигают ряд условий к применяемым средствам расходомегрии. Помимо требований к технико-эксплутыиганным показателям таких средств важную роль играет их экеплутационная надежность и простота Изготовления.
\ Контроль за расходом еоды на мелких потребителях, таких как: жилищно-коммунальное хозяйство, локальные объекты сельского хозяйства, технологические участки и одиночные источники водопотребления на проіалмзюшх предприятиях (с диапазонами расходов от 0 до 1 м*/ч) требует создания приборов, способных обеспечить надежную оценку потребленной воды.
. Суц^ствующие средства измерения и учета потребляемой воды устанавливаются на основных подводящих магистралях и контролируют обдае водопотребленке, но задача определения расхода воды непосредственными потребителями не решается.
В условиях рыночной экономики возникает такой класс потребителей как килые квартиры. мо настоящего времени учет потребляемой воды в этой области водопотребления практически не производился.
' имеющие место попытки решения зтой эадачи связаны с применением расходомеров объемного типа. Однако для расхода измеряемой среды, в пределах от 0 до 1 мэ /ч их применение становятся дорогостоящим.
, Проведенный анализ сре/.этв учета расхода показал, что од-ним из альтернативных вариантов являются расходомеры обтекания (расходомеры с поворотной лопастью).
Пель работы заключается в установлении закономерностей взаимодействия потогл, ограниченного стенками цилиндрического («нала с телами обтекания разных геометрических форм. Определение таких закономерностей поэеолит разработать методику, создания первичных преобразователей расхода жидкости в зависимости от ее физико-химических свойств и требований выдвигаемы* непосредственными условиями эксплуатации.
Решение поставленной цели производится аа счет реализации оледумших задач:
- выбор оптимальной геометрической фэрмы тела оОчеКаННЧ;
определение метрологических характеристик исследуемых тел обтекания; .
нахождение факгоров, влияи^лх на работу перчичкого преобразователя раскола типа - поворотная лопасть;
изучение поля давления возле поверхностей исследуемых тел обтекания при их взаимодействии с ограниченным потоком яидкости;
разработка катематяческия соотношений, отражающих характер взаимодействия потока яидкости, ограниченного стенками цилиндрического канала с телами обт< чаний;
раъработка правил по расчету, изготовлению и эксплуата-1 ими расходомера. .
"- Объект и методы исследования. Объектом исследования являются гидродинамические особенности обтекания и силового вэаи-; содействия поворотного тела обтекания с ограниченным потоком при значениях расхода от 0 до і мэ /ч. Экспершеитальнне* исследования выполнены в лабораториях кафедры гидравлики и гидравлических маяш и промышленной электроники Одесского государственного политехнического университета. Опыты проводились на водяном .и аэродинамическом стендах.
. Съем зкоперимгнтаяьньк данных при работе на азродинаїли ческом стендеи расчеты полностью автоматизированы и выполнены с применением злэктронно-вачйедитедьной машины класса IBM PC. '
Практическая ценность работы. С"использованием результатов аксперишнталы а исследований и произведенного теоретического анализа гидродинамического взаимодействия ограниченного потока с поворотными телами обтекания разработаны практические реко-меидации по расчету,'.конструированию и эксплуатации первичного преобразователя,, обеелечиваодего с высокой'точностью'измерения малых и средних расходов ждких и газообразных сред.
> Практическим результатом работы является создание первич-* .ного преобразоветеля расхода, который по сбэим эксилутацион-
КО-КОНСТрукТИ1 ' ІІ ПОКаЭЬТеЛЯМ И ТеХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛеНИЯ СИООО-'
бен удовлетво^лть требования, предъявляемые при производстве к
эксплуатации современных', средстг измерений расхода жидкости к
газа .'..'.
Кь/чяея новизна. Доказана воэмошоеть использования иою*-' роаных тел обтекания со оиефзиныы центром тяжести в качестве .первичных преобравователей расхода.жидкости и газа. Исоледова-.
- З -нн гидродинамические закономерное?:* взаимодействия ограниченного потока шдкостн с поворотными телаші обтекания. Получены ^экспериментальные данные, характеризующие длину и форму зоны отрыва при обтекании ограниченным потоком поворотной лопасти. Исследовано влияние ограничивающих стенок трубопровода на характер распределения давления в окрестности поворотного тела обтекания. Исследовано распределение давления в тыльной части тела обтекания при различных углах его полодания в трубопроводе. Произведена оценка коэффициента местных потерь"для двух геометрических форм їел.сбїекайия при их взаимодействии с ограниченным потоком жидкости и при различных углах атаки потока. Предложены основної расчетные соотношения, отражающие как процесс гидродинамического взаимодействия ограниченного потока с телом обтекания (распределение давления у поверхности тела обтекания). так и метрологическую характеристику предлагаемого первичного преобразователя расхода.
Задачи исследований. Задачи работы заключаются в исследовании гидродинамических особенностей взаимодействия ограниченного поток» иидкости и гааа с поворотным телом обтекания в зависимости от его положения е <: убопроводе. Подученные закономерности предложено использовать для разработки первичного преобразователя расхода, который в дальнейшем мояет быть попользован при эксплуатация у качественно новых потребителей жидкости и газа.
Апробация,, Основные положения работы к отдельные ее разделы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях ОГПУ 1993-1994 гг.
Работа также докладывалась и получила положит, льный отзыв на 1-вой международной конференции "Автоматика.-94" в г. Киев и конференции "Математические- модели а научно-исследовательских работах" в г, Одессе.
Работа докладывалась и получила одобрение на заседании республиканского научного семинара по гидравлике открытых русел и сооружений в г. Киез.
Нз разработанную конструкцию расходомера подана заявка на получение государственного патента Украины.
Публикация результатов. Главные экспериментальные г» вуль-тзты и основныр части математической модели опубликованы ь трех работах.
Объем и структура работы. Диссертация ' наложена, на 178, страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти гла*, ааключения, ла?ературы и приложения. Работа иллюстрирована 7 таблицами и 38. рисунками. Описок йспольэованьой литера туры включает 101 наименование, в том .числе 18 иностранных' (страны дальнего зарубежья) источников.