1.2.4 Датчики расхода жидкостей и газов

Расходом сред называется количество вещества проходящее через попе- речное сечение трубопровода за определённый интервал времени.

Q_m  Q   , где Q  объёмный расход, Q_m  массовый расход . Данные измерения Q осуществляют расходомерами.

По принципу действия они подразделяются:

1 - Расходомеры переменного перепада давлений, основаны на дросселировании потока вещества через су-

жающие устройства создающие перепад давлений.

2 - Расходомеры постоянного перепада давлений, основаны на дросселировании потока через сужающие устройства создающие перепад давлений.

3 - Электромагнитные расходомеры на поведении в потоке под действием магнитного поля индукционной ЭДС, пропорциональной величине расхода потока.

4 - Вихревые – измерение потерь давления в потоке за счет вихреобразо- вания создаваемого неудобно обтекаемым телом, установленным на пути пото- ка.

5 - Акустические, основаны на измерении времени прохождения импуль- сов, создаваемых акустическими генераторами.

1.2.4 Б) Расходомеры постоянного перепада давления

Наиболее распространенными приборами являются ротаметры. Шкала ротаметров практически равномерная, ими можно измерять небольшие расхо- ды, потери давления у них небольшие и не зависят от расхода.

Проходя через ротаметр с низа вверх, жидкость или газ подымает попла- вок пока, кольцевая щель между поплавком и стенками конусной трубки не достигнет значения, при котором силы, которые действуют на поплавок, урав- новесятся и он остановится на том значении какой расход.

На поплавок ротаметра действует осевая сила, которая направлена в про- тивоположную сторону.

_{Сверху вниз действуют:}

1 - сила тяжести

^V_П ^{ } _П ^{ g , где}

^V_П ^{- объем поплавка;}

^ _П ^{– плотность ма-}

териала поплавка; ^g – ускорение силы тяжести.

_{2 - сила от давления жидкости (газа) на верхнюю плоскость поплавка}

_

_

2

2

^{'  S} , где

^' – среднее давление жид. на единицу верхней плоскости поплавка;

S – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

Снизу вверх на поверхность поплавка действуют тоже силы:

1 - сила от давления жидкости (газа) на нижнюю поверхность поплавка

1

^{ '  S} ;

к б

2 - сила трения жидкости (газа) о поплавок

^{K  н  S} , где K - коэффици-

_{ент сопротивления, который зависит от критерия Рейнольдса и степени шеро-}

^{ховатости поверхности поплавка; } _к

- средняя скорость жид.(газа) в кольцевом

канале; ^S _б

- боковая поверхность поплавка; n –показатель степени, который за-

висит от скорости жидкости (газа).

Поплавок уравновешен когда:

_{' н '}

или

^V_П ^{ } _П ^{ g  } ₂ ^{ S  K } _к ^{ S} _б ^{ }₁ ^{ S}

_n

_ ^' _{ } ^'

_ ^V_П ^ _П ^{g K }_k ^S _б

1

Когда допустить, что

² _S

^ _к ^{при всех расходах остается постоянной, то пра-}

вая часть уравнения будет постоянной т.к. остальные величины являются для данного прибора постоянными. Т.о. разность давлений на поплавок

_ ^' _{ } ^'

_{ const . Это значит, что ротаметр является}

1 2

прибором постоянного перепада давления.

Если сложить уравнение Бернули для сече- ний I-I и II-II и уравнение неразрывности потока, то получим уравнение расхода:

Q  a  S _k 

^{2 g VП (  П  )} _{, м}³_/с

^{  S}

где ^S _k

- площадь кольцевого отверстия.

Т.к. значение под корнем можно считать по- стоянным, то:

Q  a  S _k  k

Эта зависимость линейная, следовательно шкала ротаметра будет равно- мерной.

Ротаметры делают со стеклянной трубки при этом он работает до давле- ния 0,58 Па, для большего давления их делают с металла. Эти ротаметры дела- ют с электрической и пневматической дистанцией управления.