Расходомеры

Измерение расхода осуществляется в промышленности как при управлении технологическим процессом, так и при выполнении товарно-учетных операций. Сейчас разработано много разных расходомеров.

• Дроссельные

• Обтекания

• Скоростного напора

• Электромагнитные

• Ультразвуковые

• Вихревые

• Тепловые

• Кориолисовые

Наиболее часто используются дроссельные.

Дроссельные расходомеры

Принцип действия основан на измерении разности давлений (перепада давлений) на некотором дросселе, установленном в потоке. При протекании через дроссель 2 потока, за счет трения и вихревых движений среды происходит потеря энергии, что влечет за собой то, что давление до дросселя становится больше давления после. На трубопроводе 1 установлен перепадомер (диф. Манометр) 3, который преобразует разность давление в электрический сигнал, воспроизводимый прибором 4. Для дросселя используются номральные диафрагмы или сопла, поэтому расходоизмерительная установка не требует калибровки, при условии выполнения расчетов по ГОСТу.

Теория дроссельных расходомеров

При движении сплошной среды через сужающее устройство, происходит изменение вдоль направления течения давления и скорости. После истечения из диафрагмы, поток ещё сужается, а наименьшая площадь сечения находится в сечении II. На рисунке б) давление 2от Р1 на удалении от сужающего устройства возрастает до Р1, а около право стенки уменьшается и постепенно в сечении II достигает минимального значения. Затем давление восстанавливается Р3, но не полностью. Всегда имеет место необратимая потеря давления Рп.д., которая определяет возможность использования сужающего устройства. На рисунке в) скорость потока достигает максимального значения в сечении II. Математически для описания работы этого устройства используют уравнение Бернулли, где левая часть определяет энергию до протекания потока через сужающее устройство, а правая после.

Коэффициент альфа зависит от числа Эйлера и от модуля сужающего устройства. Для сред, таких как пар, газ – сжимаемых, также используются приведенные в тетради формулы в таком виде (1). Эпселент – коэффициент расширения потока, который зависит от давления до сужающего и после него, а также от других параметров и определяет по экспериментально найденным таблицам. Он учитывает, что в наиболее узком сечении потока при протекании сжимаемой среды последнее за счет меньшего давления несколько расширяется. Введение поправочного коэффициента епселент, который всегда меньше 1, позволяет учесть это обстоятельство.

Виды сужающих устройств

В дроссельных расходомерах используют два вида устройств: нормальные и специальные. Нормальные могут быть рассчитаны по действующим стандартам (руководства или правила расчета сужающих расходомеров). Такая установка не требует стендовой градуировки. А специальные устройства требуют градуировки и применяются в специальных случаях. (рис. 4).

Обычно сопла применяются для измерения газовых потоков и потоков водяного пара. Практика показывает, что при это получают большую точность измерений.

На рисунке 5 специальные устройства.

Нормальная диафрагма применяется в 90% случаев, так как нормальное сопло трудно изготавливать. Действующие стандарты на расчеты нормальных сужающих устройств распространяются на трубопроводы от 50 до 600мм. Специальные устройства применяются для остальных диаметров, а также для измерения малых расходов, расходов вязких сред и дисперсных сред. На рисунках в-е показаны специальные сужающие устройства, которые используются при малых значениях числа Рейнольдса. Такая ситуация наблюдается, когда либо расход среды мал, либо вязкость велика. Измерение таких потоков возможно до значения числа Рейнольдса даже 60-100. Рисунок в- сопло с входной кромкой, г – сопло с цилиндрическим отверстием, д – четверть круга, е – сдвоенная диафрагма, наиболее простым решением является использование именно такой диафрагмы. Для измерений дисперсных сред (жидкостей, содержащих механические примеси или газовые включения) используются сегментные диафрагмы. Такие диафрагмы нужны, что исключить отложения механических или газовых примесей около стенок нормальной диафрагмы. Когда есть механические примеси – отверстие располагается внизу, а если есть газовые включения, то вверху. Если есть и те и другие, то либо 2 отверстия, либо сбоку (рис. И). Частным случаем дроссельных расходомеров являются капиллярные, в которых дросселем служит капилляр, то есть трубка, у которой отношение длины к диаметру составляет 50 и более мм (рис. 6).