Введение к работе
Актуальность проблемы. Условия развития современного машино-:троения, интенсификация химико-технологических процессов, транс-горта газа и нефтепродуктов существенно зависит от совершенства тео~ яш и практики измерения расхода потоков материальных сред. Широкая ібласть применения расходомеров, являющихся элементами и устройства-ш систем управления,от космической и атомной техники, диагностики и сонтроля характеристик летательных аппаратов до медицинской техники і систем контроля в подземных выработках приводит к необходимости измерения разнообразных сред при различных условиях измерения. Все это предопределяет сложность проблемы измерения расхода жидкости и газообразных сред в производственных условиях.
Основными факторами влияющими на точность измерения расхода являются вязкость, плотность, давление и температура измеряемой среды, з в некоторых случаях давление и температура окружающей среды. Влияние других факторов на показания рабочих расходомеров не так явно зыражено и оно укладывается, как правило, в нормированную поітреш-юсть средств измерения. Однако при проведении точных измерений их злияние также необходимо учитывать. Поэтому изучение теоретических эснов применяемых средств измерения и выявление закономерностей взаимодействия измеряемого потока и чувствительных: элементов средств измерения при влиянии тех или иных факторов составляют наиболее актуальную задачу важную как при конструировании и изготовлении средств измерения так и при их эксплуатации.
Несмотря на заметные успехи в этом направлении и достаточно весомый вклад отечественных и зарубежных исследователей, проблема измерения расходов сред с различной вязкостью и плотностью, учета влияния условий измерения, создания новых совершенных высокоточных расходоизмерительных приборов и систем, совершенствования теории расходоизмерительной техники,, разработки практических методов и совершенствования методов поверки и градуировки остается актуальной.
Большое количество цифровых данных,получаемое в результате экспериментальных работ, необходимость их хранения и воспроизведения также создает дополнительные трудности в обработке и представлении информации при определении расхода и количества веществ. Поэтому насущной задачей является быстрая обработка исходной информации и ее
— .' —
удобное воспроизведение с требуемой точностью. Задача усложняется, когда приходится иметь дело с многомерными величинами. В связи с изложенным создание новых и удобных- методов представления и обработки информации является также весьма актуальной.
Цель и задачи исследования. Диссертационная работа выполнялась с целью обобщения, развития, создания и совершенствования теории средств измерения, предназначенных для измерения в основном малых к микрорасходов протекающих сред, методов измерения и приборов для этих целей, а также разработки и создания методов обработки и представления результатов метрологических исследований.
Задачей исследования являлось создание методов, позволяющих учитывать физические свойства измеряемых сред и условия измерения, для повышения точности измерения расхода реальных потоков различных жидких и газообразных сред в рабочих условиях эксплуатации.
Методы исследования базировались на теории гидроаэромеханики и тепломассообмена, численных методов вычислительной математики, мате матической статистики, теории погрешностей и планирования эксперимента .
Научная новизна работы заключается в получении следующих основ ных результатов, которые выносятся на защиту' :
- теория расходомеров постоянного перепада давления (ротаметров)
рассматривающая происходящие в них гидрогазодинамические процессы,
позиции обтекания поплавка потоком измеряемой среды, и методы Перес
чета метрологических характеристик ротаметров на жидкие и газообраз
ные среды;
-^величина, характеризующая сопротивляемость текущих сред, имеющая размерность силы и позволяющая упорядочить газы по их физически: свойствам и выбрать газы-заменители при моделировании газодинамичес ких процессов;
- разработанные вновь и обобщенные теории и методы измерения рас
хода жидкостей и газов отличных по условиям измерения и своим свойс
твам от стандартных градуировочных сред (вода, воздух) для средств
измерения расхода применяемых в технологических процессах (одной ж
разновидности шарикового расходомера типа "Шторм", пленочных и пу
зырьковых расходомеров, расходомеров с аксиальной турбинкой, вихре
вых расходомеров, тепловых расходомеров типа ДРГ и шахтного термо-
анемометрического расходомера типа "ТАИРГ", реометров с диафрагмой
/п _
капилляром и расходомеров ламинарного потока); - методы обработки и представления результатов измерений эмпири-^кими формулами, являющиеся обобщением на многомерный случай мето-аппроксимации Дж.Форсайта одномерными ортогональными полиномами.
Обоснованность и достоверность полученных результатов и выте-ощих из них выводов обеспечена в рамках принятых математических целей, применением строгих методов при выполнении решений, а также :тированием составленных по ним программ числовыми расчетами для лмеров, имеющих точное аналитическое решение. Математическое моде-зование основано на известных теоретических положениях механики цкости и газа, отражающих реальный характер исследуемых процессов, подтверждено расчетами. Основные выводы'автора подтверждены мно-шсленными экспериментальными данными.
Практическая ценность
Решен комплекс наиболее актуальных задач измерения расхода жид-:тей и газов, отличающихся по своим свойствам от градуировочных эд (вязких, агрессивных, токсичных, огнеопасных и т.п.) для кото-к невозможно получить градуировочную характеристику общепринятым годом путем градуировки и калибровки на расходомерных установках.
Разработаны методы пересчета метрологических характеристик с адуировочных сред на рабочие для ротаметров и других наиболее рас-зстраненных расходомеров, измеряющих малые и микро расходы техно-гических потоков.
Разработаны методы представления результатов измерения эмпи-ческими формулами, позволяющие автоматизировать вычислительные боты, используя ЭВМ при создании пересчетных таблиц и при пересіє показаний расходомеров.
Реализация результатов работы. Исследования проведенные авторов шли практическое применение в различных (22-х) нормативных доку-нтах: государственных стандартах, методических указаниях, методи-х, рекомендациях, типовых программ метрологической аттестаций, от-слевых стандартах, пересчетных таблицах (свыше 70 табл.).
Результаты разработок внедрены в АППО(г.Арзамас), ЛЗЖС (г.Ливш ловской обл.), завод "Темп"(г.Фурманов,Ивановская обл.),СКВ АНН .Волгоград), РНИМ"Электронстандарт"(г.Санкт-Петербург), НПО "Крас-гвардеец" (г.Санкт-Петербург), НПО "НИИТЕПЛОПРИБОР" (г.Москва) ИИМП (г.Москва), НПО "Энергия" (г.Калининград, Моск. обл.), НЖТМ
(г.Зеленоград), НИИ "Криогенмаш" (г.Балашиха, Моск. обл.), ПО электронных приборов (г.Рязань), ВНИИР (г.Казань), ВНИИПБТ (г.Москва), ВОСТНИИ (г.Караганда), ВНИИАП (г.Киев), НИКТИ ГХ (г.Киев) .
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на : IV Всесоюзной конференции "Метода и приборы для измерения расхода «количества жидкости и газа"(1972, г.Таллинн); Научн.-техн.семинаре ДНТП (1970,г.Москва); III,rv,V,VI Всесоюзных научн.-техн. конференциях "Развитие системы метрологического обеспечения измерений расхода и количества веществ" (1976,1979,1984,1992,г.Казань); Республиканская научн.-техн. конференции "Механика сплошных сред",посвященная 60-летию СССР (1982,г.Набережные Челны); Научн.-техн. конференции "Повышение точности приборов для измерения расхода и количества жидкости и газа как средство экономии энергорессурсов" (1982. г.Ленинград)всесоюзной встрече метрологов "Измерение расхода.уровні объема в отраслях народного хозяйства" (1987,г.Москва-ВДНХ); Республиканской научн.- техн. конференции "Новые возможности современного медицинского приборостроения " ( 1991, Киев-Ворзель).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 печатных работ
включая 6 книжных изданий, 13 изобретений и 22 нормативно-техническ
документа. " *
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения ,. 7 глав , заключения и списка литературы .
Работа содержит 302 страницы основного текста, 73 рисунка и иллюстраций, 25 таблиц, список литературы включает 172 наименования
Автор выражает благодарность своему научному консультанту профессору Валентину Гавриловичу Павлову за постоянное внимание к работе.
