Тема 1.4 Измерение расхода
1 Классификация средств измерения расхода
2 Измерение расхода методом переменного и постоянного перепада давления
3 Электромагнитные, кориолисовые расходомеры
4 Вихревые, ультразвуковые расходомеры
5 Измерение количества вещества. Счетчики
Классификация средств измерения расхода
Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через данное сечение канала в единицу времени. Массовый расход определяется в кг/с, а объемный расход в м3/с. Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами.
В зависимости от принятого метода измерения наиболее распространенные расходомеры делятся на следующие виды:
а) расходомеры переменного перепада давления
б) расходомеры постоянного перепада давления
в) вихревые расходомеры
г) электромагнитные расходомеры
д) ультразвуковые расходомеры
е) кориолисовые расходомеры
Измерение расхода методом переменного и постоянного перепада давления
Расходомеры переменного перепада давления
Наиболее распространенным и изученным методом измерения расхода жидкости, пара и газа является метод переменного перепада давления. Измерение расхода по этому методу основано на измерении потенциальной энергии (статического давления) вещества, протекающего через местное сужение в трубопроводе. В измерительной технике сужающими устройствами (первичными преобразователями) служат диафрагмы, сопла и сопла Вентури. Из трех этих типов сужающих устройств наиболее часто применяется диафрагма.
Диафрагма (рис. 1) представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы его отверстие было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода.
Рисунок 1 – Характер потока и график распределения статического давления при установке сужающего устройства в трубопроводе
Сужение потока начинается до диафрагмы, затем на некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции поток сужается до миним ального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Давление струи около стенки трубопровода несколько возрастает из-за подпора перед диафрагмой и понижается до минимума за диафрагмой в наиболее узком сечении струи. Далее по мере расширения струи давление потока около стенки снова повышается, но не достигает прежнего значения. Потеря части давления рп объясняется главным образом потерей энергии на трение и завихрения.
Разность давлений является перепадом, зависящим от расхода среды, протекающей через трубопровод.
Расходомеры постоянного перепада давления
Наиболее распространенными приборами группы расходомеров постоянного перепада давления являются ротаметры. Шкалы ротаметров практически равномерны, ими можно измерять малые расходы, потери давления в них незначительны и не зависят от величины расхода. Схема ротаметра показана на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема ротаметра
Проходящий через ротаметр снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок вверх до тех пор, пока расширяющаяся кольцевая щель между телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. При равновесии сил поплавок устанавливается на той или иной высоте, в зависимости от величины расхода.
Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляются на давления жидкости или газа, не превышающие 0,58 МН/м2 (6 кгс/см2). При более высоких давлениях жидкости или газа, а также для измерения расхода пара применяются ротаметры с металлической трубкой.