ПРО ВИБІР ОПТИМАЛЬНОЇ ФОРМИ ТІЛА ОБТІКАННЯ ВИХРОВОГО ВИТРАТОМІРА
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.62(2).2021.249237Ключові слова:
вихровий витратомір, перетворювач витрати, чутливий елемент, тіло обтікання, імітаційне моделювання, оптимізаціяАнотація
Усе більшого поширення у багатьох галузях промисловості набувають вимірювачі витрат і кількості плинних середовищ, що ґрунтуються на застосуванні вихрового методу. Це пов’язано із простотою і надійністю перетворювача витрати; лінійністю шкали; наявністю частотного вимірювального сигналу, низькими вимогами до співвісності і забезпечення довжини прямих ділянок тощо. Серед засобів вимірювання вихрового класу найбільшого застосування набули прилади, первинний перетворювач яких містить тіло обтікання. Принцип дії таких витратомірів ґрунтується на вимірюванні частоти утворення вихорів за встановленим у потоці тілом обтікання.
Метрологічні характеристики вимірювачів окреслюються формою тіла обтікання, тому пошук оптимальної форми чутливого елементу і конфігурації гідравлічного каналу витратоміра у цілому для забезпечення високих метрологічних показників залишається актуальною проблемою.
У роботі запропоновано алгоритм вирішення зазначеної проблеми за критеріями максимального діапазону вимірюваних витрат, що окреслюється сталістю числа Струхаля, і ефективності взаємодії тіла обтікання з потоком вимірюваного середовища, що ґрунтується на оцінці втрат тиску потоку вимірюваного середовища і похибки вимірювача, із застосуванням імітаційного моделювання у програмному комплексі Ansys Fluent, що реалізовує методи обчислювальної гідродинаміки.
Здійснено моделювання для трьох форм тіла обтікання: циліндр, призма з трикутним перерізом, призма з перерізом у вигляді трапеції, що дозволило обрати чутливий елемент для подальшого розв’язання задачі багатопараметричної оптимізації на підґрунті наявних особливостей конфігурації гідравлічного каналу витратоміра.
Отримані результати підтвердили запропоновану авторами стратегію. Перспективою подальших досліджень є проведення імітаційних досліджень запропонованої конфігурації гідравлічного каналу для різних класів вимірюваних середовищ.
Посилання
Vortex flowmeters. Vortex flow measurement: Robust and universally applicable for liquids, gases and steam. [Online]. Available at: https://www.endress.com/en/field-instruments-overview/flow-measurement-product-overview/vortex-flowmeters
Vortex flowmeters: Optimizing a tried-and-true technology. [Online]. Available at: https://www.piprocessinstrumentation.com/industry-applications/chemical-processing/article/15563817/vortex-flowmeters-optimizing-a-triedandtrue-technology
Vihrevyie rashodomery. [Elektronnyiy resurs]. Dostupno: https://www.emerson.ru/ru-ru/automation/measurement-instrumentation/flow-measurement/about-vortex
P. P. Kremlevskiy, Raskhodomery i schetchiki kolichestva. Leningrad. SSSR: Mashinostroenie, 1989. (In Russian)
A. Sh. Kiyasbeyli. M. E. Perelshteyn, Vikhrevye schetchiki-raskhodomery. Moskva. SSSR: Mashinostroenie, 1974. (In Russian)
A. Sh. Kiyasbeyli. M. E. Perelshteyn, Vikhrevye izmeritelnye pribory. Moskva. SSSR: Mashinostroenie, 1978. (In Russian)
B. P. Mashtakov. A. V. Grikevich, “Vikhrevye raskhodomery s telom obtekaniya. Perspektivy vikhrevoy raskhodometrii”, Pribory i sistemy upravleniya, no. 12, pp. 24-26, 1990. (In Russian)
Datchik mnogoparametricheskiy Metran-335. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://www.emerson.com/documents/automation/manuals-guides--335-metran-ru-61522.pdf (In Russian)
Termalnyy raskhodomer EPI-540. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://datchiki.com/product/termal-rashodomer-epi-540/ (In Russian)
Preobrazovateli raskhoda vikhrevye elektromagnitnye VEPS. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://all-pribors.ru/opisanie/14646-05-veps-6571 (In Russian)
Vikhreakusticheskiye preobrazovateli raskhoda Metran-300PR. Metran-320. Metran-305PR. Metran-303PR. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://www.pea.ru/docs/fileadmin/files/emerson/rashodomery/Vihreakusticheskie.pdf (In Russian)
Prowirl F 200. [Elektronniy resurs]. Rezhim dostupu: https://celmet.com.ua/index.php?route=product/product&path=71_170&product_id=436 (In Ukrainian)
Vikhrevoy raskhodomer Digital YEWFLO. [Elektronniy resurs]. Rezhim dostupu: http://www.dselectric.com.ua/yokogawa/measurement_analysis/measurement/measurement_charge/detail/44 (In Russian)
M. S. Lure, “Optimizatsiya tel obtekaniya vikhrevykh raskhodomerov dlya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva”, Khimiya rastitelnogo syria, no 4, pp. 173 – 176, 2010. (In Russian)
A. Pisarets, I. Korobko, “Optimization of turbine type flow rate transducer with hydrodynamic balancing of sensitive element”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 54(2), pp. 65-71, 2017. DOI: 10.20535/1970.54(2).2017.119574
I. V. Korobko, “Otsinka efektyvnosti vymiriuvalnykh peretvoriuvachiv vytraty ridyn i haziv”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 44, pp. 111-117, 2012. (In Ukrainian)
M. S. Lure. Vikhrevye raskhodomery i schetchiki kolichestva zhidkosti s kontaktno-konduktometricheskim priyemnikom-preobrazovatelem vikhrevykh kolebaniy. Krasnoyarsk. RF: SibGTU, 1999. (In Russian)
A. M. Melnik, “Modelyuvannya roboti vihrovogo vitratomIra” na XVII Vseukr. nauk.-prakt. konf. studentIv, aspIrantIv ta molodih vchenih. Efektivnist ta avtomatizatsiya inzhenernih rishen u priladobuduvanni, Kiyiv, 2021, pp. 155-158. (In Ukrainian)
I. E. Idelchik, Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam. Moskva. SSSR: Mashinostroeniye, 1975. (In Russian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
