Дослідження додаткової складової невизначеності результату вимірювання витрати, зумовленої симетричними спотвореннями профілю швидкості потоку

Анотація

Під час застосування витратомірів в технологічних умовах часто виникають значні додаткові похибки вимірювання витрати внаслідок спотворення профілю швидкості потоку перед первинним перетворювачем витрати. Спотворення профілю швидкості потоку можуть бути сформовані, зокрема, концентричними виступами у трубопроводі. Метою цієї статті є дослідження впливу концентричних виступів, які формують симетричне спотворення профілю швидкості потоку перед стандартною діафрагмою, на невизначеність результату вимірювання витрати. Дослідження додаткової складової невизначеності виконане експериментальним методом. Для цього розроблено установку, до складу якої входять два послідовно встановлені витратоміри змінного перепаду тиску, зразковий та робочий, з внутрішнім діаметром D=0,1 м. Вплив виступів досліджено за допомогою встановлення концентричних кілець, що імітують виступ висотою h=0,025D, 0,05D, 0,1D. Експериментальні дослідження виконано для стандартних діафрагм з відносним діаметром отвору β=0,2; 0,4; 0,5; 0,67 за умови наявності виступу на відстані L=2D, 5D, 10D перед діафрагмою. За результатами експериментальних досліджень обчислено значення відносного відхилення коефіцієнта витікання діафрагми δCp, зумовленого наявністю концентричного виступу перед діафрагмою. Підтверджено, що для розвинутого турбулентного режиму руху потоку залежність відносного відхилення δCp від числа Рейнольдса є близькою до лінійної, тому вплив висоти виступу для кожного фіксованого значення h та L може бути відтворений усередненим значенням відносного відхилення. Розроблено аналітичні залежності для обчислення усередненого відносного відхилення від конструктивних характеристик витратоміра та запропоновано оцінювати додаткову розширену невизначеність вимірюваного значення витрати за цими залежностями. Застосування результатів роботи дає можливість оцінити невизначеність результату вимірювання витрати у технологічних умовах, а, відповідно, оцінити можливість застосування витратомірів з наявними додатковими складовими невизначеності.