Статья 6114

Название статьи

             РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО  ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ                 ДЛЯ МАССОВОГО РАСХОДОМЕРА ЖИДКОСТЕЙ

Авторы

Шикина Виктория Евгеньевна, старший преподаватель, кафедра  измерительно-вычислительных
комплексов, Ульяновский  государственный технический  университет
(Россия, г.Ульяновск, ул. Северный Венец, 32), shik7789@gmail.com 

Индекс УДК

681.586, 532 (075.8) 

Аннотация

Актуальность и цели. Измерение массового расхода необходимо в таких областях промышленности, как химическая, нефтехимическая, пищевая, фармацевтическая, целлюлозно-бумажная. Традиционные конструкции массовых расходомеров содержат одну или две металлические измерительные трубки, совершающие кориолисовые колебания за счет наличия внешнего виброгенератора, расположенного в центре, и двух датчиков, регистрирующих данные колебания на концах измерительной трубки. В качестве виброгенераторов либо в качестве датчиков регистрации могут применяться пьезоэлементы в форме пластин. Представляет интерес разработка измерительной трубки, полностью выполненной из пьезокерамического материала с нанесенными электродами. Это упрощает конструкцию, поскольку не требует наличия внешних возбудителей и сенсоров. Целью данной работы является исследование характеристик первичного преобразователя для массового расходомера, представляющего со-бой пьезоэлектрический резонатор, по которому протекает измеряемая жидкость.
Материалы и методы. Для определения зависимости частоты изгибных колебаний преобразователя от массового расхода протекающей среды использован синтез при исследовании динамических характеристик и устойчивости тел вращения и гидродинамических процессов в колеблющихся потоках жид-костей. С учетом особенностей взаимодействия потока с внутренней поверхностью пьезорезонатора в качестве основных параметров жидкостей, оказывающих влияние на его стенки, определены касательное напряжение и максимальная безразмерная толщина вязкого подслоя.
Результаты. Исследована зависимость частоты колебаний пьезорезонатора от скорости течения, плотности и вязкости различных жидкостей, что в конечном итоге определяет массовый расход. Проведены эксперименты с проливом через преобразователь воды, пива, молока и тосола-40. Все зависимости на начальном участке носят нелинейный характер. Прослеживается повторяемость результатов при соблюдении одних и тех же условий.
Выводы. Проведенные экспериментальные исследования преобразователя подтвердили теоретические расчеты и показали возможность его использования для измерения малых расходов в пищевой, химической и фармацевтической отраслях. 

Ключевые слова

пьезокерамический первичный преобразователь, пьезоэлектрический резонатор, частота колебаний, протекающая жидкость, массовый расход. 

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Кремлевский, П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ : справочник / П. П. Кремлевский. – 5-е изд. перераб. и доп. – СПб. : Политехника, 2002. – Кн. 2. – 412 с.
2. Патент 5460053 США, G01F1/84 Electronic method for mass flow measurement / Hyok S. Lew; Yon S. Lew; Yon K. Lew (США). – № 946675 ; заявл. 18.09.92 ; опубл. 24.10.95. – 20 с.
3. Патент 2248529 Россия, G01F Массовый расходомер / Горбоконенко В. Д., Шикина В. Е., Черный А. В. ; заявитель и патентообладатель Ульяновский гос. техн. ун-т ; заявл. 29.03.2002 ; опубл. 20.11.2003.
4. Шикина, В. Е. Использование пьезоэлектрического материала для изготовления датчика массового расходомера жидкости / В. Е. Шикина // Вестник Ульяновского государственного технического университета. – 2013. – № 3. – С. 72–74.
5. Малов, В. В. Пьезорезонансные датчики / В. В. Малов. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 272 с.
6. Шарапов, В. М. Пьезоэлектрические датчики / В. М. Шарапов, М. П. Мусиенко, Е. В. Шарапова. – М. : Техносфера, 2006. – 632 с.
7. Справочник по сопротивлению материалов / Е. Ф. Винокуров, М. К. Балыкин, И. А. Голубев и др. – Мн. : Наука и техника, 1988. – 464 с.
8. Галицейский, Б. М. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках / Б.М.Галицейский, Ю. А. Рыжов, Е. В. Якуш. – М. : Машиностроение, 1977. – 256 с.
9. Гиргидов, А. Д. Механика жидкости и газа (гидравлика) : учебник для вузов / А. Д. Гиргидов. – СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2002. – 545 с. 

 

Дата создания: 13.08.2014 11:19
Дата обновления: 13.08.2014 11:57