Расходомеры с сужающими устройствами переменного и постоянного давления

ДАТЧИКИ ГИДРО - ПНЕВМОСТАТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Измерение расхода жидкостей и газов требуется в различных отраслях науки и хозяйства. Расход – это количество жидкости или газа, проходящее через некоторое сечение трубы за единицу времени. При ламинарном течении измерение расхода часто производится с помощью определения скорости потока жидкости или газа и наоборот. Требования, предъявляемые к датчикам расхода, самые разнообразные. Это высокие давления, широкий диапазон температур, высокие точности измерения и др.

Измеритель расхода называется расходомером, измеритель скорости – анемометром.

В настоящее время используются расходомеры следующих типов: расходомеры постоянных и переменных давлений; трубные и вихревые; электромагнитные; тепловые; акустические; ядерно-резонансные; оптические; струйные.

Расходомеры постоянного и переменного давления позволяют судить о расходе по давлению. Все остальные измеряют скорость потока в одной или нескольких точках профиля скоростей. При измерении скоростей важно использовать бесконтактные измерители, которые не возмущают поле измеряемого параметра. В качестве бесконтактных измерителей скорости и расхода используют оптические, акустические и тепловые.

Расходомеры с сужающими устройствами

Расходомеры такого типа работают на принципе измерения разности давлений. В основе их принципа действия лежит уравнение Бернулли, согласно которому сумма гидростатического и скоростного напора для одной геодезической высоты неизменна для любой точки потока с учетом потери давления на участке между потоками. Т. е. если сопоставляются две точки потока, то для точки, расположенной дальше по течению, необходимо учитывать потерю давления на участке между потоками из-за трения.

Гидростатический напор эквивалентен высоте, на которую поднялся бы столб жидкости в открытой трубе под действием статического давления (скорость жидкости равна нулю).

Скоростной напор эквивалентен высоте, падая с которой поток приобретает данную скорость. Измерение расхода, основанное на этом принципе, осуществляется путем измерения скорости потока. Это достигается изменением поперечного сечения потока с помощью стандартизированных сужающих устройств, к которым относятся диафрагмы (рис. 5.1 а), сопла (рис. 5.1 б), трубки Вентури (рис. 5.1 в), Долла (рис. 5.1 г) и др.

Давление перед сужающим устройством растет, а после него падает. На основании уравнения Бернулли можно получить соотношение γPkQΔ⋅=, где Q – расход; ΔP – перепад давления; k – коэффициент, зависящий от формы сужения и характеристики среды; γ – плотность среды.

Расходомеры переменного давления используют зависимость Q=f(ΔP), которая, как видно из соотношения, является нелинейной.

Расходомер постоянного давления позволяет получить линейную характеристику Q=f(k) при ΔP=const. В этих устройствах изменяется сечение сужения (коэффициент k), а перепад давлений поддерживается постоянным за счет поплавка. Положение поплавка измеряется и градуируется в значениях расхода Q. На поплавке имеется спиральная нарезка для придания ему вращения (рис. 5.2, а).

Такие расходомеры с переменной площадью проходного сечения называются ротаметрами. В ротаметре, изображенном на рис. 5.2, а, положение поплавка измеряется с помощью шкалы, а в ротаметре на рис. 5.2, б – с помощью дифференциально-трансформаторного датчика положения. Обычно погрешность ротаметров составляет ±2% в диапазоне изменений расхода 10:1.

Поиск по сайту: