Ультразвуковое измерение расхода с использованием регулирования потока при переходе из ламинарного течения в турбулентное - RU2017102581A
Код документа: RU2017102581A
Формула
1. Ультразвуковая система измерения расхода, содержащая:
ультразвуковой расходомер, содержащий два ультразвуковых преобразователя, расположенных с возможностью обмена ультразвуковыми сигналами через поток текучей среды, проходящий между преобразователями;
стабилизатор потока, расположенный выше по потоку по отношению к ультразвуковому расходомеру;
сужающий переходник, расположенный между стабилизатором потока и ультразвуковым расходомером с возможностью уменьшения площади поперечного сечения потока текучей среды, проходящего от стабилизатора потока к ультразвуковому расходомеру; и
логическую схему вычисления, выполненную с возможностью вычисления значений числа Рейнольдса и вязкости потока текучей среды в переходном режиме течения на основании мгновенного значения коэффициента профиля потока текучей среды.
2. Система по п. 1, в которой стабилизатор потока и сужающий переходник стабилизируют поток текучей среды с обеспечением измерения скорости потока текучей среды ультразвуковым расходомером с погрешностью менее 0,2 процента, при этом значение числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет менее 1000.
3. Система по п. 1, в которой стабилизатор потока и сужающий переходник стабилизируют поток текучей среды с обеспечением измерения скорости потока текучей среды ультразвуковым расходомером с погрешностью менее 0,2 процента, при этом значение числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет не более 500.
4. Система по п. 2, которая также содержит логическую схему вычисления расхода, выполненную с возможностью вычисления объемного расхода через ультразвуковой расходомер с использованием коррекции на основании мгновенного коэффициента профиля потока текучей среды и коэффициента пересчета расходомера, представляющего собой отношение эталонного объема выпуска к объему, выпускаемому ультразвуковым расходомером за заданный период времени.
5. Система по п. 1, в которой сужающий переходник выполнен в виде концентрического переходника Вентури с углом конусности в диапазоне от 8 до 16 градусов.
6. Система по п. 1, в которой стабилизатор потока и сужающий переходник стабилизируют поток текучей среды с обеспечением диапазона изменения коэффициента профиля потока текучей среды в переходном режиме течения в диапазоне примерно от 1,18 до 1,8.
7. Система по п. 1, в которой стабилизатор потока и сужающий переходник снижают перепад давлений в системе более чем на 75 процентов по сравнению с системой измерения расхода, содержащей стабилизатор потока, диаметр которого равен диаметру расходомера.
8. Система по п. 1, в которой логическая схема вычисления выполнена с возможностью вычисления значений числа Рейнольдса и вязкости с погрешностью менее 5 процентов, при этом диапазон значений числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет от 500 до 5500.
9. Система по п. 1, которая дополнительно содержит соединитель, соединяющий сужающий переходник с ультразвуковым расходомером, высота неровностей поверхности которого составляет не более 64 микродюймов (1,6 микрометра).
10. Способ ультразвукового измерения, согласно которому:
соединяют нижний по потоку конец сужающего переходника с верхним по потоку концом ультразвукового расходомера;
соединяют верхний по потоку конец сужающего переходника с нижним по потоку концом стабилизатора потока; и
вычисляют значения числа Рейнольдса и вязкости потока текучей среды в переходном режиме течения на основании мгновенного значения коэффициента профиля потока текучей среды;
причем внутренняя площадь поперечного сечения нижнего по потоку конца сужающего переходника меньше внутренней площади поперечного сечения верхнего по потоку конца сужающего переходника.
11. Способ по п. 10, согласно которому также измеряют среднюю скорость потока текучей среды, проходящего через ультразвуковой расходомер, с погрешностью не более 0,2 процента, при этом значение числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет менее 500.
12. Способ по п. 10, согласно которому также вычисляют объемный расход через ультразвуковой расходомер с использованием коррекции на основании мгновенного коэффициента профиля потока текучей среды и коэффициента пересчета расходомера, представляющего собой отношение эталонного объема выпуска к объему, выпускаемому ультразвуковым расходомером за заданный период времени.
13. Способ по п. 10, в котором сужающий переходник выполнен в виде концентрического переходника Вентури с углом конусности в диапазоне от 8 до 16 градусов.
14. Способ по п. 10, согласно которому также снижают с помощью стабилизатора потока и сужающего переходника перепад давлений в стабилизаторе потока в диапазоне от 79 до 89 процентов по сравнению с перепадом давлений в системе, в которой диаметр стабилизатора потока равен диаметру ультразвукового измерителя.
15. Способ по п. 10, согласно которому также вычисляют значения числа Рейнольдса и вязкости с погрешностью менее 5 процентов, при этом диапазон значений числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет от 500 до 5500.
16. Способ по п. 10, согласно которому также стабилизируют поток текучей среды с помощью стабилизатора потока и сужающего переходника с обеспечением изменения коэффициента профиля потока текучей среды в переходном режиме течения в диапазоне примерно от 1,18 до 1,8.
17. Ультразвуковая система измерения расхода, содержащая:
стабилизатор потока,
сужающий переходник,
ультразвуковой расходомер, и
логическую схему вычисления, причем
стабилизатор потока соединен с верхним по потоку концом сужающего переходника, а ультразвуковой расходомер соединен с нижним по потоку концом сужающего переходника, причем
стабилизатор потока и сужающий переходник стабилизируют поток текучей среды, проходящий через ультразвуковой расходомер, с обеспечением измерения ультразвуковым расходомером скорости потока текучей среды с погрешностью менее 0,2 процента, при этом значение числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет менее 5000, а
логическая схема вычисления выполнена с возможностью вычисления значений числа Рейнольдса и вязкости потока текучей среды в переходном режиме течения на основании мгновенного значения коэффициента профиля потока текучей среды.
18. Система по п. 17, которая дополнительно содержит прямой отрезок трубы, длина которого равна по меньшей мере трем его диаметрам и который соединен с верхним по потоку концом стабилизатора потока.
19. Система по п. 17, в которой значение числа Рейнольдса для потока текучей среды составляет менее 500.
20. Система по п. 17, которая дополнительно содержит логическую схему вычисления расхода, выполненную с возможностью вычисления объемного расхода текучей среды на основании коррекции, полученной из мгновенного коэффициента профиля потока текучей среды и коэффициента пересчета расходомера, представляющего собой отношение эталонного объема выпуска к объему, выпускаемому ультразвуковым расходомером за заданный период времени.
21. Система по п. 17, в которой сужающий переходник выполнен в виде концентрического переходника Вентури с углом конусности в диапазоне от 8 до 16 градусов.
22. Система по п. 17, в которой логическая схема вычисления выполнена с возможностью вычисления значений числа Рейнольдса и вязкости с погрешностью менее 5 процентов, при этом диапазон значений числа Рейнольдса потока текучей среды составляет от 500 до 5500.
23. Система по п. 17, в которой логическая схема вычисления выполнена с возможностью вычисления значений числа Рейнольдса на основании полиномиальной функции восьмого порядка мгновенного значения коэффициента профиля потока текучей среды.
