Способ измерения скорости жидкости

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЖИДКОСТИ, состояп(ий в том, что в по;«5 tii. :,,.. ток вводят индикатор с отличной от потока прозрачностью, проводят непрерывное измерение прозрачности в фиксированном измерительном сечении и определяют время прохождения индикатором заданного расстояния, по которому судят о скорости., о т л ичающийс я том, что, с цепью повышения точности измерения малых величин скорости, предварительно выделяют в потоке ограниченный объем, охватывающий измерительное сечение, вводят в зтот объем индикатор, затем, сообщают выделенному объему движение совместно с контролируемым потиком, а время прохождения индикатором заданного расстояния определяют от начала движения выделенного объема до момента удаления его из измерительного сечения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1з < 11

4<С G 01 Р 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3571846/24-10 (22) 04.04.83 (46) 15.04 .85. Бюл . Ф 14 (72) Э.Л. Беновицкий, В.И. Демченко и А.И. Модзалевский (71) Харьковский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (53) 532.574(088.8) (56) 1. Железняков Г.В. Гидрометрия.

М., "Колос", 1972, с. 77.

2. Катыс Г.П. Системы автомати— ческого контроля полей скоростей и расходов. M. "Наука", 1965, с. 434-436(прототип) . (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ЖИДКОСТИ, состоящий в том, что в поток вводят индикатор с отличной от потока прозрачностью, проводят непрерывное измерение прозрачности в фиксированном измерительном сечении и определяют время прохождения индикатором заданного расСтояния, по которому судят о скорости, о т л ич а ю шийся тем, что, с цепью повышения точности измерения малых величин скорости, предварительно выделяют в потоке ограниченный объем, охватывающий измерительное сечение, вводят в этот объем индикатор. затем, сообщают выделенному объему движение совместно с контролируемым пото ом, а время прохождения индикатором заданного расстояния определяют от начала движения выделенного объема до момента удаления его из измерительного сечения.

11 >054>б

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых скоростей потока жидкости и для лабораторных исследований главным образом откры— тих потоков жидкости.

Известен способ измерения малых скоростей открытых потоков жидкостей с помощью поплавков. В качестве поплавков могут применяться твердые 10 тела. Для измерения скоростей потоков на глубине поплавок состоит из двух частей: верхнего (поверхностного) поплавка и глубинного (1) .

Измерение скоростей с помощью 15 таких поплавков связано со значительной погрешностью, так как при этом измеряется фактически средняя скорость глубинного и поверхностного поплавков. Указанные способы уточнения таких измерений делают их весьма трудоемкими. Кроме того, с помощью твердых поплавков нельзя измерить скорости жидкости в руслах, имеющих различные препятствия, например водную растительность в реках и каналах, рассредоточенную по живому сечению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ измерения скорости жидкости с помощью жидкого индикатора, заключающийся в определенчи времени прохождения жидким индикатором (например, каплей подкрашенной жидкости) заданного расстояния в потоке, при этом регистрацию индикатора осуществляют путем измерения прозрачности потока t2j .

Однако в любом потоке жидкости про-. 4O исходит расплывание (диффузия) введенной капли жидкого индикатора.

Если при больших скоростях это свя— занЬ с турбулентностью потока, то при малых скоростях движение жидкости 4> ламинарное и диффузия жидкого индикатора происходит главным образом в продольном направлении. Это обусловлено наличием сил трения между отдельными слоями жидкости, а также SO торможением части потока водной растительностью. При этом границы индикатора быстро расплываются, становятся неопределенными и их практи— чески невозможноточно зафиксировать;. 55

Кроме того, увеличиваются размеры введенной капли жидкого индикатора при ее движении вместе с потоком.

Причем скорости расплывания (диффузии) индикатора соизмеримы с величинами малых скоростей потоков.

Цель изобретения — повьш(ение точности измерения малых величин скорости жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения скорости жидкостй, включающему введение в поток жидкого индикатора, отличающегося от потока по прозрачности, непрерывное измерение прозрачности в фиксированном измерительиом сечении и определение времени прохождения индикатором заданного расстояния, по которому судят о ско рости, предварительно выделяют в потоке ограниченный объем, охватывающий измерительное сечение, вводят в этот объем индикатор, затем сообщают выделенному объему движение совместно с контролируемым потоком, а время прохождения индикатором заданного расстояния определяют от начала движения выделенного объема до момента удаления его из измерительного сечения.

Непрерывное измерение прозрачнос— ти жидкости в зоне потока, заполненной индикатором, позволяет установить зависимость изменения прозрачности во времени m (t) при движении жидкого индикатора через датчик измерителя прозрачности. Интеграл этой зависимости, взятый в интервале от =О (начало измерения) до 4 = Т,, представляет собой площадь фигуры в системе координат и rn, ограниченной кривой

rn(41, Эта интегральная площадь равна площади прямоугольника в этих же координатах со сторонами, равными гп (значение 1ч (4 ) при максималь- ном затемнении) и Т (времени прохождения индикатором расстояния Р в случае отсутствия продольной диффузии. Следовательно, выражение для Т определяет тот промежуток е=т, àE J4 времени за которыи жидкий ичдикатор прошел бы вместе с потоком расстояние в случае отсутствия продольной диффузии. А поскольку скорость потока жидкости = у то, подставляя вместо Т

0 . его выражение,получаем формулу для V

На фиг. 1 схематично изображен участок потока при измерении его

1 1 5054 6) 25

408. 2

Составитель В.Назарова

Редактор M.Äûëûí Техред Л.Микеш Корректор В.Бутяга

Заказ 2134/33 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 скорости, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, план.

Способ осуществляется следующим образом.

В поток 1 опускают перегородки

2, вьделяя камеру 3, в которую вводят каплю жидкого индикатора (подкрашенную жидкость той же плотности, что и жидкость в потоке). Перегородки могут опускаться до дна пото- 10 ка 1, как показано на фиг. 1, либо на некоторую глубину от свободной поверхности потока 1. В камере 3 размещают датчик 4 устройства 5 для измерения прозрачности. В качестве датчика 4 используется, например, фотодиод, освещаемый источником света б. Датчик 4 размещают на расстояние 3 от первой по ходу движения поперечной перегородки 2 камеры 3.

Когда жидкий индикатор заполнит всю камеру 3, убирают перегородки 2.

Индикатор начинает двигаться вместе с потоком 1 через датчик 4. Из-за наличия диффузии индикатора в продольном направлении прозрачность потока по мере перемещения индикатора изменяется. Соответственно изменяется сигнал, передаваемый от датчика 4 устройству 5. После полного прохождения индикатора через датчик

4 сигнал устанавливается постоянным, соответствующим прозрачности жидкости без индикатора. Непрерывная регистрация сигнала от датчика производится, например, самописцем.

В процессе движения жидкого индикатора через датчик 4 самописец опишет кривую зависимость rh (4), интеграл которой затем вычисляют как интегральную площадь, например, с помощью планиметра.

Скорость жидкости определяют по формуле для

Данный способ позволяет измерять скорости потоков до значений порядка нескольких тысячных долей сантиметра в секунду.