Устройство для измерения касательных напряжений

Устройство для измерения касательных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, возникшощих на стенках каналов при течении в них однофазных и двухфазных сред, соде ржащёе корпус с подводящим и отводящим каналами, между которыми вертикально расположена цилиндрическая втулка с кольцевым верхним выступом , установленная с возможностью осевого перемещения в кольцевых направляющих , причем внутренний диаметр втулки равен диаметру подводя-, щего и отводящего каналов, а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давления, измеритель перепада давлений, подключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет автоматической регистрации положения втулки и уменьшения меха нического трения втулки о направляющие, в нем цилиндрическая втулка размещена в двух направлякицих, а на нижнем § конце втулки выполнено по меньшей мере одно радиальное отверстие, поло (Л жение оси которого удовлетворяет соотношению: h - 8 при 5 2- где Z - расстояние от нижнего среза втулки до оси отверстия; h - высота нижней кольцевой направляющей; сд о - максимальный ход втулки; i;0 d - диаметр отверстия.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 0 А (51) 4 G 01 Ь 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ метр втулки равен диаметру подводя-, щего и отводящего каналов, а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давления, измеритель перепада давлений, цодключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет автоматической регистрации положения втулки и уменьшения механического трения втулки о направляющие, в нем цилиндрическая втулка размещена в двух -направляющих, а на нижнем конце втулки выполнено по меньшей ме- Я ре одно радиальное отверстие, положение оси которого удовлетворяет со" отношению:

Z =Ь-3 при(.—, с 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3513402/18-10 .(22) 17.11.82 (46) 15.06.87. Бюл. В 22 (72) В.А. Белугин, Н.M. Комаров и P.Â. Шумский .(53) 531.787(088 ° 8) (56) Арманд A.À. Гидродинамикаи.теплообмен при кипении в котлах высокого давления. - M.: Машиностроение, 1955, с. - 21.

Gravarolo L. А divice for the, measurment of shear strees of the wall

of a condait — Its application in

the mean dersity determination in

two-phase flow-shear stress data in

two-phase adiabatil flow. CISE Report R-82. February. 1964. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, возникающих на стенках каналов при течении в них однофайных и двухфазных сред, содержащее корпус с подводящим и отI водящим каналами, между которыми вертикально расположена цилиндрическая втулка с кольцевым верхним выступом, установленная с возможностью осевого перемещения в кольцевых направляющих, причем внутренний диагде Z — расстояние от нижнего среза втулки до оси отверстия;

h - высота нижней кольцевой направляющей;

3 — максимальный ход втулки;

d — диаметр отверстия.

80590 2 пряжений, поскольку нет прямой связи между определением положения втулки и измерением балансировочной силы.

Наличие трех посадочных мест для расположения втулки, из которых одно находится в съемном корпусе, существенно усложняет изготовление устройства и увеличивает силу трения, величину которой трудно проконтролиро10 вать, что снижает точность получаемых результатов.

Целью изобретения является повы- шение точности измерений эа счет автоматической регистрации положения

f5 втулки и уменьшения механического трения втулки о направляющие.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения касатель1 ных напряжений, возникающих на стен39 ках каналов при течении в них однофазных и двухфазных сред, содержащем корпус с подводящим и отводящим каналами, между которыми вертикально расположена цилиндрическая втулка с

25 кольцевым верхним выступом, установленная с возможностью осевого перемещения в кольцевых направляющих, причем внутренний диаметр втулки равен .диаметру подводящего и отводящего ка30 налов, а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давления, измеритель перепада давлений, подключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, цилиндрическая втулка размещена в двух направляющих, а на нижнем конце втулки выполнено по меньшей мере одно радиальное отверс4р тие, положение оси которого удовлетворяет соотношению:

d при о >

45 Где Z

1 10

Изобретение относится к измерительной технике для исследования гидродинамики однофазных и двухфазных потоков и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, пищевой технологиях, машиностроении и других областях техники при необходимости знания гидравлических сопротивлений конструктивных элементов установок при.протекании через них теплоносителя.

Известно устройство для измерения касательных напряжений, содержащее трубу длиной 5 м, которую подвешивают к коромыслу весов и уравновешивают гирями. Касательное напряжение на стенке трубы находят из непосредственно измеренной силы трения, действующей на внутреннюю поверхность трубы. Силу трения определяют по показаниям весов.

Существенным недостатком этого устройства является усреднение касательного напряжения по всей длине . рабочего канала. Устройство нельзя применять для измерений касательных напряжений при течении пароводяных потоков высокого давления из-за тех.нических трудностей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения касательных напряжений на внутренней стенке трубы при течении газожидкостных потоков, которое состоит из корпуса, внутри которого в трех направляющих расположена втул, ка, являющаяся продолжением рабоче- . го канала, которая может перемещаться в вертикальном направлении. Между втулкой и корпусом имеется полость, разделенная на две камеры средней направляющей и кольцевым выступом на втулке. Камеры соединяются импульсными трубками с гидравлической системой, управляющей перемещением втулки и системой измерения силы, действующей на выступ втулки. На корпусе устройства расположены два смотровых окна, в которые вставлены стекла, уплотняющиеся прокладками и фланцами.

Однако при использовании этого устроиства в пароводяных потоках высокого давления применение смотровых окон небезопасно, так как возможен их разрыв,,и, кроме того, стекла быстро мутнеют. Визуальное наблюде-. ние эа положением втулки приводит к ошибкам при измерении касательных нарасстояние от нижнего среда втулки до оси отверстия; высота нижней кольцевой направляющей; максимальный ход втулки; диаметр отверстия.

На чертеже изображено устройство для измерения касательных напряжений, общий вид.

Устройство для измерения касательных напряжений имеет корпус 1, в котором расположена цилиндрическая втулка 2 с кольцевым выступом 3, приБалансировочная сила в зависимости от требуемого направления создается путем повышения или понижения давления в камере 7 по сравнению с потоком гидравлической системой 8.

Для подъема втулки 2 давление в камере 7 повышается за счет подачи в нее небольшого расхода жидкости из

3 1080590 4 чем внутренний диаметр D, втулки 2 системы 8. Разница давлений между ка равен внутреннему диаметру Рт канала 4, мерой 7 и потоком действует на сечеВтулка расположена в двух направляю- ние кольцевого выступа 3 втулки 2. щих 5 и 6, которые выполнены в кор- При некотором значении перепада пусе в виде кольцевых выступов. Меж- 5 давления, соответствующем моменту ду втулкой 2 и корпусом 1 образована равновесия сил, втулка 2 начнет камера 7., которая соединена каналами всплывать в направляющих 5 и 6, отс гидравлической системой 8, из ко- верстие 11 откроется, соединит каметорой через вентиль 9 подается жид- ру 7 с потокбм, и произойдет сброс кость, и измеритель 10 периода дав- 10. давления из камеры 7 в поток. После лений измеряющий разность давлений сброса давления втулка 2 опустится, 1 между камерой.7 и, каналом с иссле-, отверстие 11 закроется направляющеи дуемой средой. 6, и втулка вновь начнет подниматься, На боковой, поверхности втулки 2 так как в камеру 7 идет непрерывная выполнено отверстие 11, причем центр 15 подача жидкости из гидравлическои отверстия находится от нижнего конца системы 8. При подъеме втулки 2 отвтулки на расстоянии, равном верстие 11 снова откроется, и произойдет сброс давления из камеры 7 °

Z=h-о прио ъ — ° После нескольких подобных манипуля20 ций перепад давления между камерой

7 и потоком установится постоянным аботает следующим обза счет протечки жидкости через отсли силы приложенные к. втулке 2 и обусловленные воздеиствисированное плавающее положение а вновешивают вес втулк, о она будет плавать, т.е. будет находиться в иться в статически сбалан.(балансировочная сила), необходимый для вычисления касательного напряжем положении. В этом случае касательное напряжение на внутренния из приведенного уравнения, фикнеи поверхности втулки находят из ния втулки 2 из верхнего положения чине касательных на р у п яжений вт лка 2 ,в камере 7 создается пониженное давление за счет отбора из нее небольподнята в верхнее положение, т. ба ланса действующих на втулку 2 сил не

35 Предлагаемое устройство позволяаланса сил можно достичь введением контро ру конт оли емой балансировочет измерять касательные напряжения иой силы. То д Ур

Тог а авнение баланса при течении как однофазных, так и сил запишется таким р тся таким об аэом: двухфазных пароводяных потоков высо. Г"Р) кого давления. Наличие отверстия на й1" + Г - (— )1 Я- isD1=0, L 40 боковой поверхности втулки позволяет поддерживать. ее в сбалансированном . где i F — балансировочная сила; положении автоматически и фиксировать

1 — длина втулки; это.положение не визуально, через

8 — поперечное сечение втулки; смотровые окна, а по установившемуся о — касательное напряжение íà 45 перепаду давления, что повышает точповерхности втулки; ность измерений, позволяет автоматиD — внутренний диаметр втулки; зировать процесс измерений, делает

à — вес втулки; устройство безопасным. Размещение

hP втулки в двух направляющих (вместо

Ь Ь р д 50 трех) существенно упрощает изготовление устройства, уменьшает трение между втулкой и корпусом приблизительно на 307, что также повышает точность измерений.

Предлагаемое устройство позволяет непосредственно измерить локальные значения касательныхиапряжений,таккак длина втулки много меньше длины кайала.

Фссяафеюый юоглок

Составитель А. Лошкарева

Редактор О. Кузнецова Техред:М.Моргентал Корректор Л. Патай

Заказ 2684/2 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4