1.4 Измерение расхода и скорости движения вещества

Расход измеряется в единицах, производных от массы (кг/с, кг/ч) или от объема (м³/с, м³/ч).

Для определения мгновенного расхода жидкости газа или пара применяют дроссельный и скоростной метод измерения. Средний расход вещества определяют при помощи мерных баков весов, различных счетчиков.

Дроссельный метод измерения. Этот метод предполагает установку на прямом участке трубопровода какого либо дроссельного прибора-диафрагмы, сопла, сопла Вентури (рисунок 17), создающего некоторое сужение поперечного сечения.

а	б	в
Рисунок 17 Дроссельные приборы для измерения расхода: а – диафрагма; б – сопло; в – сопло Вентури

В сужающем устройстве скорость движения потока увеличивается, вследствие чего по закону Бернулли происходит падение давления. Измеряя перепад давлений в сужающем устройстве можно рассчитать расход измеряемой жидкости, газа и пара.

Приборы для измерения скорости движения вещества. Для определения средней скорости потока применяются, пневмометрические трубки, напорные трубки, анемометры, кататермометры.

Измерение скорости с помощью пневметрической трубки сводится к измерению динамического давления Р_Д (скоростного напора), равного разности полного Р_n и статистического Р_ст давлений.

Полное давление можно измерить посредством открытой трубки Пито, поставленной навстречу потоку, а статистическое – при помощи трубки или отверстия в трубопроводе, направленных перпендикулярно потоку. Если обе трубки присоединить к противоположным концам дифманометра, по разность уровней жидкости р (рисунок 18) в нем покажет значение динамического давления.

Рисунок 18 Схема измерения динамического давления в трубопроводе: 1 и 2 – трубки полного и статистического давления; 3 – дифференциальный манометр	Рисунок 19 Двойная пневмометрическая трубка: 1 и 2 – осевое и радиальные отверстия

Тогда скорость потока в данный сточке

,

где ’ – плотность рабочей жидкости в дифманометре, кг/м³; _ср – плотность среды в дифманометре над рабочей жидкостью, кг/м³.

При помощи двойной пневмометерической трубки (рисунок 19) можно измерять динамическое давление в любой точке поперечного сечения потока. Приемником полного давления в нем является осевое отверстие 1, а – статистического давления радиальные отверстия 2.

Скорость движения воздуха, в приточных и вытячиных отверстиях воздуховодов, а также скорости свободных потоков в помещениях можно измерить анемометрами (рисунок 20) и кататермометрами (рисунок 21).

Рисунок 20 Анемометры а – чашечный; б – крыльчатый: 1 – полусферическая чашка; 2 – счетный механизм; 3 – крыльчатка

Рисунок 21. Кататермометры а – цилиндрический; б – шаровой; 1 – нижний резервуар; 2 – капиллярная трубка; 3 – верхний резервуар

Приборы для непосредственного измерения расхода вещества. Для измерения расхода газов или прозрачных жидкостей применяются ротаметры (рисунок 22), являющийся расходомером обтекания. Перепад давления в нем, сохраняется постоянным, а расходное поперечное сечение ротора, витающего в потоке измерения среды, изменяется прямопропорционально расходу.

Рисунок 22 Схема ротометра: 1 – стеклянная трубка; 2 – ротор

В зависимости от расхода ротор устанавливается на определенный высоте в стеклянной конической трубке, расширяющейся к верху трубки ротаметра. Шкала ротаметра предварительно тарируется, а на цилиндрическом пояске ротора делаются косые прорези для его центрирования в трубке.

Расход жидкости измеряются также при помощи расходомеров. Вращение крыльчатки или винтовой вертушки передается на счетчик прибора, показывающий расход жидкости (м³/ч).

Для измерения расхода жидкости или газа применяются объемные расходомеры, показывающие суммарный расход вещества за данное время. Жидкость или газ приводят в движение поршень или овальные шестерни (у счетчиков жидкости) и роторы (у счетчиков газа), которые кинетически связанны с суммирующим счетным механизмом прибора.