2.2 Расчет шкалы ротаметра.

Таблица 2 – Исходные данные

Наименование	Обозначение	Значение
1. Конусность трубки ротаметра	k	0,01
2. Длина шкалы ротаметра (шкала имеет 11-ть оцифрованных делений с градацией l = 0,025 м)	l	0,25 м
3. Диаметр трубки ротаметра в месте нулевого деления шкалы	D0	0,0171 м
4. Объём поплавка	V	3,07510-6 м3
5. Диаметр миделя поплавка	d	0,0164 м
6. Материал поплавка	Сталь Х18H9Т	—
7. Вес поплавка	G0	0,191 Н
8. Измеряемая среда	СН3OH	Спирт метиловый
9. Температура измеряемой среды	t0	300
10. Плотность среды (при t0 = 200)		778,5 кг/м3
11. Динамическая вязкость вещества	30	0,5210-3 Пас

Описание ротаметра

Ротаметр является расходомером постоянного перепада давлений. Так же к ним относятся поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее применение имеют ротаметры и поплавковые расходомеры, шкалы которых практически равномерны. Их можно использовать для измерения малых расходов, так как потери давления в них незначительны и не зависят от расхода. Ротаметры и поплавковые расходомеры имеют большой диапазон измерения (Q_max/Q_min = 10:1).

1. Определяем диаметр трубки ротаметра D₁₀ в месте усиления шкалы для максимального расхода Q_max по формуле:

, (м). (2.10)

м.

2. Определяем расстояние от нулевого сечения шкалы D₀ до сечения диаметром d (высота нулевой отметки) по следующей формуле:

, (м). (2.11)

м.

3 Определяем безразмерный параметр для оцифрованных отметок шкалы:

;

;

где l – расстояние между оцифрованными делениями, 0,025; i – отметка на оцифрованной шкале;

Таблица 3 – Высота поднятия поплавка над оцифрованными сечениями.

i	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
li	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125	0,15	0,175	0,2	0,225	0,25
hi, м	0,07	0,095	0,12	0,145	0,17	0,195	0,22	0,245	0,27	0,295	0,32

(2.12)

Таблица 4 – Значения безразмерного параметра для оцифрованных отметок шкалы.

а	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	4,268	5,793	7,317	8,841	10,366	11,89	13,415	14,939	16,463	17,988	19,512

4 Определим вес поплавка в измеряемой среде:

,

G=0,191 – 3,075·10^-6·778,5·9,81=0,16752 Н. (2.13)

5 Определим кинематическую вязкость:

;

6 Определим значение безразмерной величины и значение ее десятичного логарифма :

(2.14)

получим:

; (2.15)

7 Определим значение безразмерной величины :

Для нахождения этой величины воспользуемся графиком, который изображен на рисунке 2

Рисунок 2 – График для определения безразмерной величины

Для нахождения промежуточных значений а_i воспользуемся формулой нелинейной интерпретации:

; (2.16)

где:

х – расстояние от искомой точки до нижней кривой;

- значение нижней кривой;

- значение верхней кривой;

b – расстояние между верхней и нижней кривой.

Получим:

Таблица 5 – Определение недостающих расчетных данных

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Х	0,078	0,1628	0,0377	0,0412	0,0412	0,0542	0,0245	0,0304	0,0127	0,03	0,01013
	1,042	1,523	1,508	1,626	1,781	1,894	1,965	2,03	2,093	2,13	2,16

8. Определим значение безразмерной величины = Y_i путем обратного преобразования и занесем в таблицу.

9. Определим значение величины Q в :

так как нам известно, чему равно (примем, что , безразмерная величина).

Составим формулу:

(2.18)

10. Определим значение величины Q в :

Таблица 6 – Расчетные данные

					,
0	4,268		1,042	11,01		1,206	0,434
0,025	5,792		1,291	33,328		3,649	1,314
0,05	7,317		1,508	32,189		3,525	1,269
0,075	8,841		1,626	42,284		4,63	1,667
0,1	10,366		1,781	60,416		6,616	2,382
0,125	11,89		1,894	78,384		8,583	3,09
0,15	13,415		1,965	92,159		10,091	3,633
0,175	14,939		2,03	107,254		11,744	4,228
0,2	16,463		2,093	123,791		13,555	4,88
0,225	17,988		2,13	134,896		14,771	5,318
0,25	19,512		2,16	144,587		15,832	5,7

11. Построим градуировочный график в виде зависимости , который изображен на рисунке 3:

Рисунок 3 – График зависимости

На градуировочном графике по оси X отложены оцифрованные значения шкалы принятые в процентах (диапазон шкалы от 0 до 100%).

12 Выполним чертеж поплавка ротаметра и трубки ротаметра и самого ротаметра, которые изображены на рисунке 4, 5 и 6.

Рисунок 4 – Поплавок ротаметра

Рисунок 5 – Трубка ротаметра

Рисунок 6 – Ротаметр

Устройство ротаметра со стеклянной конусной трубкой 1, которая зажата в патрубках 2 и 3, снабженных сальниками. Оба патрубка между собой связаны тягами 4 с надетыми на них ребрами 5. Эта армировка придает прибору необходимую прочность. Внутри патрубка 2 имеется седло, на которое опускается поплавок 6 при нулевом расходе жидкости или газа. Верхний патрубок 3 снабжен ограничителем хода поплавка 7. Шкала наносится непосредственно на внешней поверхности стеклянной конусной трубки. Указателем у ротаметров со стеклянной трубой служит верхняя горизонтальная плоскость поплавка.

13 Расчет геометрических размеров поплавка

13.1 Расчет веса поплавка

Найдем вес поплавка по формуле

(2.19)

.

13.2 Найдем объем, высверловки м³

(2.20)

.

13.3 Найдем диаметр высверловки, м³

(2.21)

.

13.4 Глубина высверловки и длина поплавка, м

(2.22)