1.3.2 Метрологические характеристики

Расходомеры, основанные на этом методе измерений, состоят из устройства, периодически создающего ту или иную метку потока, и устройства, фиксирующего момент прохождения метки, а также из прибора, измеряющего продолжительность перемещения метки на фиксированное расстояние. Измерив время перемещения метки, легко определить ее скорость и расход потока в трубопроводе. Точность измерения расхода с помощью меточных расходомеров колеблется в довольно широких пределах: ±(0,2-3,0) %.

1.3.3 Область применения

Расходомер с магнитными метками был разработан для измерения расхода магнитных железорудных пульп. Вокруг трубопровода из немагнитного материала, по которому движется пульпа, намотаны две катушки на расстоянии друг от друга. При подаче в первую из них кратковременного импульса тока в пульпе образуется магнитная метка длиной l. В момент прохода метки внутри второй катушки в последней возникает импульс тока. Средний радиус катушки рекомендуется иметь равным l для получения выходного сигнала наибольшей крутизны. Применяется в основном для разовых измерений, например при проверке промышленных расходомеров на месте их установки, для градуировочных работ, периодических измерений расхода газа при сверхвысоких скоростях (т. е. там, где другие методы трудно применить), различных промышленных и лабораторно-исследовательских установках.

В большинстве случаев эти приборы существуют лишь в виде опытных образцов, серийный выпуск которых в России еще не налажен вследствие недостаточной надежности конструкции, сложности и высокой стоимости изготовления.[17]

1.3.4 Преимущества и недостатки

Недостатки:

1. Узкий интервал измеряемых параметров

2. Является на сегодняшний день нестандартными СИ

3. Высокая стоимость изготовления

4. Недостаточная надежность конструкции

Преимущества:

1. периодические измерения расхода газа при сверхвысоких скоростях

2. Высокая точность измерений

4. Расходомеры, использующие метод переменного перепада давления

1. Метод переменного перепада давления

В данной работе определяется расход газовой смеси методом переменного перепада давления. Принцип метода состоит в том, что в измерительном трубопроводе, по которому протекает газовая смесь, устанавливается сужающее устройство (в данной работе сопло ИСА 1932), создающее местное сужение потока. Вследствие перехода части потенциальной энергии потока в кинетическую, средняя скорость потока в суженном сечении повышается, в результате чего статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающей среды. Следовательно, это может служить мерой расхода [3]

2. Расходомеры с сужающим устройством

Расходомеры с сужающими устройствами СУ основаны на измерении перепада давления, возникающего в результате преобразования в СУ части потенциальной энергии в кинетическую. Рассмотрим разновидности СУ.Сопло четверть круга – одно из наиболее исследованных сужающих устройств, предназначенных для малых чисел Re. Возможные четыре разновидности этого сопла показаны на рисунке 1.33.

Рисунок 1.4.1 - Сопло четверть круга

Профиль сопла образуется дугой радиуса r. Во всех случаях, когда центр радиуса r находится в пределах диаметра трубы рисунок 1.4.1 (а – в), профиль сопла равен четвертой части окружности, соединяющейся по касательной с торцевой плоскостью сопла. При больших m, когда r > (D – d)/2, профиль сопла очерчен другой, которая образует угол с торцевой плоскостью сопла.

Имеются два типа цилиндрических сопел: несимметричное рисунок 1.4.2(а) и симметричное рисунок 1.4.2(б).

Рисунок 1.4.2 - Цилиндрические сопла: а – несимметричное; б – симметричное

Достоинство цилиндрического сопла – простота изготовления, недостаток – неизбежность в процессе эксплуатации притупления выходной острой кромки, в результате которого коэффициент расхода α будет возрастать и одновременно, как показали опыты будет возрастать и значение Re_min. Последнее приводит к уменьшению области постоянства α.

Комбинированное сопло, профиль которого показан на рисунке 1.4.3, является сочетанием сопла четверть круга на входе и цилиндрической части, имеющей длину z на выходе.

Рисунок 1.4.3- Комбинированное сопло

Профиль комбинированного сопла имеет сходства с профилем стандартного сопла, но входная часть очерчена не двумя, а одним небольшим радиусом, а цилиндрическая часть значительно длиннее.

Наряду с рассмотренными диафрагмами и соплами к стандартным сужающим устройствам международный стандарт ИСО 5167, а также отечественные нормы относят так называемые расходомерные трубы: классические трубы Вентури и сопло Вентури. Характерный их признак – расходящийся конус – диффузор, расположенный на выходе после наименьшего сечения горловинытрубы. Диффузор отрезает мертвые зоны, имеющиеся на выходе у диафрагм и сопел, в которых вследствие вихреобразования происходит потеря энергии.

Диафрагма рисунок 1.4.4(а) пред­ставляет собой тонкий диск с круглым отверстием, ось которого располагает­ся по оси трубы Передняя (входная) часть отверстия имеет цилиндрическую форму, а затем переходит в коничес­кое расширение. Передняя кромка от­верстия должна быть прямоугольной (острой) без закруглений и заусениц. Стандартные диафрагмы устанавли­ваются на трубопроводах диаметром не менее 50 мм.[17]

С

Рисунок 1.4.4 - Стандартные сужающие устройства:

а — диафрагма; б — сопло; в — сопло Вентури

опло рисунок 1.4.4(б) имеет спрофи­лированную входную часть, которая затем переходит в цилиндрический участок диаметром d (его значение входит в уравнения расхода). Торце­вая часть сопла имеет цилиндричес­кую выточку диаметром, большим d, для

предохранения выходной кромки цилиндрической части сопла от пов­реждения.

Сопло Вентури контур показан на рисунке 1.4.4 (в) имеет входную часть с профилем сопла, переходящую в цилиндрическую часть, и выходной конус (может быть длинным или укороченным). Минимальный диаметр трубо­провода для стандартных сопл Вентури составляет 65 мм. На рисунке 1.4.4 символами p₁ и р₂ отмечены точки от­бора давлений на дифманометр.

Между расходом и перепадом давления в сужающем устройстве сущест­вует определенная квадратичная зависимость, что позволяет дифманометры, измеряющие перепад давления, градуировать в единицах расхода. Такие дифманометры называются дифманометрами-расходомерами. Для получения равномерной шкалы расходомера в кинематическую или электронную схему дифмакометров или вторичных приборов включаются различные типы устройств, извлекающих квадратный корень. Наличие таких устройств является одним из недостатков метода измерения расхода по перепаду давления.