7.Преобразователи расхода тепл-лей.

Приборы, измеряющие расход жид-ти и газа- расходомеры. Группы расходомеров: 1)перемен перепада давл-я, основан на взаимосвязи расхода и перепада давл-я, создаваемого потоком при протекании ч/з неподвижн. устройства в тр/пр;

2) постоян перепада (ротаметры), принцип действия котор. основан на зав-ти перемещ-я тела, воспринимающ. динамич. давл-е обтекающ. его потока, от расх. протекающ. среды;

3) скоростные (турбинные или крыльчатые), основанные на зав-ти частоты вращ-я устройства, установленного в тр/пр, от расхода протекающего в-ва;

4) электромагнитные;

5) ультразвуковые - используют принцип взаимод-я ультразвука с движущимся потоком;

6) вихревые-измер-ся пар-ры вихря за спец-но установленным в потоке тела обтекания.

Расходомеры перемен перепада давл-я сост. из: сужающего устр-ва, диф-го манометра для измер-я перепада давл-я (дифманометра-расходомера) и соединительных линий с запорн. и предохранит. арматурой. Сужающее устр-во (диафрагма, сопло.), установленное в тр/пр, по котор. протек. жид-ть (газ), создает местное сужение потока. Ск-ть движ-я в суженном сечении повыш-ся, часть потенциальн. эн. давл-я перех. в кинетич., в рез-те чего статич. давл-е в этом сечении стан-ся < статич. давл-я перед сужающим устр-вом. Разность (перепад) этих давл-ий, зависящая от ск-ти движ-я (или расхода) жид-ти, протекающ. по тр/пр, измер-ся дифманометрами. Объемный расход несжимаемой жид-ти, м²/с, при измер-ии перепада давл-я мембранными, сильфонными или кольцевыми дифманометрами можно опр. по ф-ле:

или

d-диаметр отверстия (горловины) сужающего устройства, м; D-внутр. диаметр тр/пр перед сужающим устр-вом, м; ∆Р – перепад давл-я, Па; ρ – пл-ть измеряем. среды, кг/м³; m – модуль сужающего устр-ва и трубы d²/D²; α – коэф. расхода, учитывающ. отклон-я реальных условий протек-я жид-ти от идеальных (вязкость жид-ти, трение ее о стенки тр/пр и сужающее устройство и т.п.) Коэф расхода для кажд. сужающего устр-ва определены эксперим-но по эталонным образцам с заданными знач-ми т при условии, что влияние всех прочих факторов исключено. Коэф расхода эталонных сужающих устройств наз-ся исходными. Все отклонения истинного коэф-та расхода от исходного, обусловленные различием условий работы сужающего устр-ва, учитываются введением поправочных множителей. В кач-ве сужающих устр-в прим. диафрагмы, сопла, трубы Вентури. Наибольш. распр-е получ. диафрагмы. Нормальная диафрагма представл. собой плоский диск с круглым концентрич. отверстием истечения. Со стороны входа потока отверстие им. острую прямоугольн. кромку, со стороны выхода – конич. расширитель. Сущ. 2 разновидности нормальной диафрагмы: в одном случае для отбора давл-я устраив. кольцевую камеру, в др.– просверливают отверстия по окружности трубы, соединяют их снаружи общей трубкой, из котор. и произв. отбор давл-я. Конструкции диафрагм: концевые, устанавливаемые на конце тр/пр (при входе или выходе); сегментные, применяемые для измер-я расхода загрязненных жид-тей и газа; прямоугольные, используемые для измер-я расхода в прямоуг. тр/пр; сдвоенные, применяем. при малых расходах. Диафрагмы отлич-ся простотой конструкции и небольш. стоимостью. Тип сужающего устр-ва выбир. в зав-ти от св-в измеряем. жид-ти. Диафрагмы прим. только для измер-я расхода жид-ти, не содержащ. частицы, котор. способны стачивать острые кромки их отверстий. При измер-ии расхода жид-ти с больш. содерж-ем крупн. взвешен. в-в, прим. трубы Вентури. Точность измер-я с помощью сопел и труб Вентури несколько выше, чем при использ. диафрагм, но трубы Вентури отлич-ся громоздкостью, сложностью конструкции и высок. стоимостью. Создаваемый сужающим устройством перепад давл-я восприним-ся дифманометром, градуированным в единицах расхода. Для измер-я расхода часто прим. поплавковые и мембранные дифманометры, а также колокольные и сильфонные. Погрешность измер-ий приборов 1 – 2%. Они могут прим-ся для измер-я расходов как жид-тей, так и газа при темп-рах до сотен градусов и давл-ях до десятков мегапаскалей.

Скоростные (турбинные или крыльчатые), основаны на измер-ии ск-ти вращ-я помещаемой в измеряемый поток турбинки или крыльчатки (разница : в ориентации оси турбинки: если её ось вращ-я параллельна оси потока, то это турбинка, если перпендикулярна – крыльчатка). Скоростные расходомеры им. движущиеся в потоке детали, Надёжность их работы зависит от чистоты т/н и т п. Достоинство - используют для своей работы энергию движущегося потока и не потребляют энергию извне.

электромагнитные индукцион расходомеры-действие основано на измер-ии ЭДС, индуктируемой в потоке электропроводной жид-ти, пересекающем магнитн. поле. Индуктируемая ЭДС пропорциональна ск-ти пересеч-я проводником магнитного поля, т. е. скорости движ-я жид-ти. Состав: первичный преобразователь (датчик), измерительный блок, линии связи и дополнительные блоки, напр. счетные устройства для суммирования кол-ва протекающей жид-ти. Схема: отрезок трубы, по которой протекает жид-ть, расположен м/у полюсами магнита. Силовые линии магнитн. поля перпендикулярны направл-ю потока жид-ти. При протекании в трубе жид-ть пересек. силовые линии магнитн. поля. При этом в жид-ти, как в движущемся проводнике, индуктируется ЭДС, котор. снимается двумя электродами, расположенными в одном с полюсами магнита поперечном сечении, на над углам 90⁰ к направл-ю магнитн. силовых линий. Электроды д.быть изолированы от стенок трубы, а внутренняя пов-ть корпуса-от жид-ти.

Электромагнитн. расходомеры: постоянным или переменным магнитн. полем. Расходомеры с постоян. магн.полем им. существен. недостаток-поляризации электродов, котор. вызыв. измен-е сопр-я датчика и, =>, искажает показания прибора. В расходомерах с электромагнитами, питаемыми переменным током, явление поляризации отсутствует. Но в таких расходомерах переменное магнитн. поле, кроме основной ЭДС, характеризующей измеряемый расход жид-ти, образует и др. ЭДС, котор. наводятся магн. полем в контуре «электрод – жидкость – электрод – нагрузка». Для правильной работы прибора эти ЭДС должны быть скомпенсированы одним из способов компенсации.

ультразвуковые расходометры – ск-ть распространения ультразвука в движущейся среде равна геометрич. сумме средней ск-ти движ-я среды и ск-ти ультразвука в данной среде. Чаще всего использ. 2 метода измер-я расхода с помощью ультразвука: фазовый и частотный. Фазовый метод: измерение сдвига фаз м/у ультразвуковыми колебаниями, направленными попеременно по потоку и против него. В тр/пр на расст. L один от другого установлены 2 вибратора из кварца, бария или др.. Один из вибраторов преобразует электрич. колебания, посылаемые генератором, в ультразвуковые. Второй вибратор служ. приемником ультразвуковых колебаний, прошедших ч/з движущуюся среду (жид-ть).

С помощью фазометрич. устр-ва измер. фазовые сдвиги «по теч-ю» и «против теч-я» и опред-ся разность м/у ними. Результат измер-я зав.т только от ск-ти движ-я среды, т. е. от расхода. Ультразвук.расходомеры по сравн-ю с электромагнитн. им. 2 существен. преимущ-ва: практически не треб. дополнит-х затрат энергии и могут измерять расход жид-ти любой электрич. проводимости.