Рис. 4. Относительные изменения межэлектродных емкостей МЭП с полуцилиндрическими измерительными электродами в функции конструктивных параметров: - - без защитного экрана; - с защитным экраном
При условии формула (5) приближенно представляется в виде
; . (6)
Из уравнений (5) и (6) следует, что емкость между двумя цилиндрическими коаксиальными оболочками одинакового радиуса определяется безразмерным параметром h/R, где h - длина зазора между электродами по дуге. Это дает дополнительные возможности регулирования емкостей между противолежащими электродами МЭП первого типа.
Таблица 2
Соотношения h/R
|
С 13, ПФ |
С 13, ПФ |
С 13, ПФ |
||||
|
2,30 |
1,83 |
1,72 |
||||
|
2,43 |
1,91 |
1,9 |
||||
|
2,29 |
1,90 |
1,64 |
Для сравнения полученных экспериментальных данных для МЭП первого типа без защитного экрана с известными теоретическими данными [2] были рассчитаны по формуле (4) значения емкостей для трех значений радиуса - 20, 25 и 55 мм, с зазорами между электродами от 1 до 10 мм с шагом 1 мм. Экспериментальные значения емкостей С 12 нормировались к длине электродов преобразователя и рассчитанной по формуле (2) эквивалентной диэлектрической проницаемости среды, заполняющей преобразователь.
Нормированные значения межэлектродных емкостей, полученные экспериментально и теоретически , сведены в табл. 3.
Таблица 3
Теоретические и приведенные расчетные данные
|
h, мм |
d =40 мм |
d=50 мм |
d=110 мм |
||||
|
1 |
6,46 |
6,44 |
6,75 |
6,77 |
7,75 |
7,63 |
|
|
2 |
5,58 |
5,61 |
5,86 |
5,98 |
6,87 |
6,89 |
|
|
3 |
5,06 |
5,06 |
5,35 |
5,33 |
6,35 |
6,34 |
|
|
4 |
4,70 |
4,65 |
4,98 |
4,95 |
5,98 |
5,92 |
|
|
5 |
4,41 |
4,40 |
4,70 |
4,70 |
5,70 |
5,69 |
|
|
6 |
4,18 |
4,18 |
4,46 |
4,41 |
5,47 |
5,40 |
|
|
7 |
3,98 |
3,95 |
4,27 |
4,30 |
5,27 |
5,24 |
|
|
8 |
3,81 |
3,77 |
4,10 |
4,10 |
5,10 |
5,06 |
|
|
9 |
3,66 |
3,58 |
3,95 |
3,88 |
4,95 |
4,97 |
|
|
10 |
3,53 |
3,44 |
3,81 |
3,79 |
4,82 |
4,89 |
Хорошее совпадение экспериментальных и расчетных данных подтверждает достоверность полученных результатов.
Полученные в результате физического моделирования данные позволяют обоснованно подойти к выбору основных конструктивных параметров МЭП при проектировании полнопоточных влагомеров нефти, предназначенных для работы в трубопроводных системах с различным диаметром труб, обеспечить при этом инвариантность аппаратной реализации средств контроля.
Библиографический список
1. Стеблев Ю.И., Нефедова Е.С. Анализ конструктивных схем электроемкостных преобразователей поточных влагомеров нефти // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, секция Техническая наука, 2007. - №1(19). - С. 107-115.
2. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струйский М.Г. Расчет электрической емкости. - Ленинград: Энергоиздат, 1981. - 288 с.
3. Ахобадзе Г.Н. Принцип измерения влагосодержания в нефтепотоке на основе двух разных по характеру измерения сигналов // Приборы и системы, управление, контроль, диагностика. - М., 2004. - №2. - С. 38-41.
4. Сагиин Б.И. Электрические свойства полимеров. - Л.: Химия, 1970. - 357 с.