Система оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин - Автореферат

Національний технічний університет України АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник:кандидат технічних наук, доцент Коробко Іван Васильович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, проректор, доцент кафедри приладобудування Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професор Карачун Володимир Володимирович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри біотехніки та інженерії кандидат технічних наук, доцент Лесовой Леонід Васильович, Національний університет “Львівська політехніка”, доцент кафедри автоматизації теплових і хімічних процесів Захист відбудеться 4 жовтня 2002 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.07 при Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, проспект Перемоги, 37, корп.Це в повній мірі стосується крильчастих засобів вимірювання витрат рідин (ЗВВР), які знайшли сьогодні широке застосування в побуті і в промисловості, але не відрізняються високими метрологічними показниками, зокрема точністю вимірювань. Саме відсутність єдиного підходу, який передбачав би створення теорії взаємодії потоку з чутливими елементами ЗВВР, відповідного математичного апарату, розробки алгоритмів оптимізації та програмного забезпечення, тобто створення системи проектування крильчастих ЗВВР за заданими критеріями оптимальності і визначили доцільність та актуальність роботи. Теоретичні та експериментальні дослідження, результати яких покладено в основу дисертаційної роботи, проводилися на кафедрі приладобудування Національного технічного університету України “КПІ” з 1997 року при виконанні держбюджетних науково-дослідних робіт “Розробка та дослідження вимірювальних перетворювачів витрат рідини з різними режимами потоку”, “Розробка наукових основ проектування і дослідження засобів вимірювання витрат енергоносіїв” (№ держреєстрації 0198U001703), “Розробка високочутливого лічильника витрат рідини”, які спрямовані на виконання Постанови Кабінету Міністрів України № 947 від 27.11.1996 “Про програму поетапного оснащення наявного житлового фонду засобами обліку та регулювання споживання води і теплової енергії”, “Закону про енергозбереження” та “Комплексної державної програми енергозбереження України”. Метою дисертаційної роботи є розробка системи оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин, яка необхідна для дослідження роботи крильчастих витратомірів і лічильників за різних умов та пошуку оптимальних конструкцій зазначених приладів, завдяки яким можна забезпечити високі метрологічні показники у всьому діапазоні вимірювання. Для реалізації цієї мети у дисертаційній роботі вирішено такі науково-технічні задачі: проведено аналіз стану і виявлено тенденції розвитку методів вимірювання витрат рідин; оцінено можливості використання швидкісного методу для створення ЗВВР з високими метрологічними характеристиками;Математична модель потоку описується функціональною залежністю рухаючого моменту на крильчатці, який створюється вимірюваним потоком, від характеристик цього потоку у вигляді [7, 8] Коефіцієнт лобового опору знаходиться дослідним шляхом, отже, ми користуватимемося тими даними, що були отримані для плоскої прямокутної пластинки (форма лопаті крильчатки) в залежності від її положення в потоці. Кут a перетину лопаті з віссю набігаючого потоку визначається залежністю: , (3) де a2 - кут між віссю СС’ вхідного патрубка і віссю ОО’; rk - радіус корпуса, де обертається крильчатка; L - відстань від входу рідини у патрубок до вісі обертання крильчатки; dy - діаметр вхідного патрубка; k - кількість лопатей крильчатки. Отже, вираз для рухаючого моменту матиме вигляд: (5) причому U(r)= , де e - коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу епюри швидкості потоку в каналі обтікання лопатей; r’ - напівширина каналу обтікання лопаті, r’=( rk-rвт)/2; rвт - радіус втулки крильчатки; Ucp - середня швидкість потоку; m - показник ступеня, що залежить від числа Рейнольда; rеф - ефективний радіус лопаті; t - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив форми лопаті і стиснення поперечного перерізу каналу обтікання лопаті; a0-кут перетину лопаті з віссю потоку на початку їх взаємодії (положення 1 лопаті, рис. Розрахунок моментів опору тертя рідини об поверхню елементів обертання крильчатки [11, 12, 13].До цих моментів відносяться моменти опору тертя рідини об дискову і циліндричну частини втулки крильчатки і тертя рідини об лопаті крильчатки в радіальному зазорі.У роботі наведено вирішення важливої для народного господарства проблеми поліпшення метрологічних характеристик крильчастих засобів вимірювання витрат рідин за рахунок розробки теорії і створення системи їх оптимального проектування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ