2. Расходомеры с напорными усилителями.

Расходомеры с напорным усилителем имеют преобразователь расхода, в котором сочетаются напорное и сужающее устройство. Перепад давления создается в результате как местного перехода кинетической энергии потока, та и частичного перехода потенциальной энергии в кинетическую.

Внутри небольшой трубки Вентури рисунок 1.38 помещается вторая меньшая трубка Вентури, у которой входное или выходное отверстие совпадает с горлом первой трубки.

Рисунок 1.38 - Двухступенчатая трубка Пито – Вентури

Давление р₂ отбирают в самой узкой части второй трубки, а давление р₁ – из отверстия, направленного навстречу потоку. Коэффициент усиления k данного преобразователя можно немного изменять, перемещая кольцо, имеющееся снаружи большей трубки у ее выходного конца.

Напорные усилители применяют преимущественно для изменения расхода в трубах большого диаметра.

Ударно – струйные расходомеры.

Ударно – струйные расходомеры, предназначенные для измерения малых расходов жидкостей м газов, предложены и разработаны Левиным. Они основаны на измерении перепада давления, возникающего в процессе удара струи о твердое тело непосредственно или через слой измеряемого вещества. Давление удара р_у зависит от скорости υ, плотности ρ вытекающей жидкости и определяется уравнением

р_у = ρυ² (1 - cos α)

где α – угол между направлением движения жидкости до и после удара.

Обычно α = π/2, тогда р_у = ρυ², в два раза больше динамического давления потока. Так как υ = q₀/f,

где q₀ – объемный расход;

f – площадь струи, то р_у = ρq₀²/ f².

На рисунке 1.39 изображена схема ударно – струйного расходомера.

Рисунок 1.39 - Схема ударно – струйного расходомера

Жидкость вытекает из сопла 1, ударяясь о перегородку 2, имеющую центральное отверстие, через которое давление удара передается жидкости, заполняющей сильфон 3, и создает усилие, приложенное к его днищу. Внутри сильфона действует ударное давление плюс статическое давление измеряемого вещества р_с, снаружи сильфона – только давление р_с. Перемещение дна сильфона, нагруженного измерительной пружиной 4, вызывает перемещение плунжера 5 внутри диамагнитной трубки, снаружи которой находится катушка 6 индуктивной или дифференциальной – трансформаторной передачи

2. Расходомеры переменного уровня.

Принцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстия в дне или боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными.

В расходомерах с полностью затопленными отверстиями истечения последние имеют круглую форму и располагаются либо в дне, либо в боковой стенке. В расходомерах с частично заполненными отверстиями истечения последние выполнены в виде щели в боковой стенке. Расходомеры переменного уровня могут быть использованы для измерения расхода газонасыщенных нефтей, сточных вод и загрязненных жидкостей, в том числе содержащих взвеси.

В расходомере переменного уровня с затопленным отверстием рисунок 1.40, (а) измеряемый поток поступает в сосуд 3 через патрубок 4.

Рисунок 1.40 Схемы расходомеров переменного уровня

На дне сосуда в качестве отверстия истечения обычно устанавливается нормальная диафрагма 1. для предохранения диафрагмы от загрязнения и успокоения потока жидкости внутри сосуда установлены перегородки 5. уровень в сосуде определяется по водомерному стеклу 2.

Расходомеры с щелевым отверстием истечения рисунок 1.40,б состоит из сосуда 1, в который через патрубок 2 поступает измеряемая жидкость. Внутри сосуда размещена перегородка, снабженная щитом с профилированной сливной щелью 5, через которую происходит истечение жидкости из левой части сосуда в правую с выходным патрубком 8. для измерения уровня Н над нижней кромкой щели в защитном чехле установлена пьезометрическая трубка 3, через которую непрерывно продувается воздух, предварительно прошедший систему подготовки газа 6. давление воздуха в трубке 3, измеряемое дифманометром 7, служит мерой уровня Н. Зависимость объемного расхода Q жидкости от уровня Н определяется формой отверстия истечения 1.40,в. Расход dQ через элементарную площадку шириной х и высотой dy для щели произвольной формы запишем в виде:

,

Полный расход составит

(6)

Чтобы проинтегрировать уравнения (6), необходимо определить зависимость между х и у. для этого задаются либо формой щели, либо желаемой зависимостью между Q и Н.

Зададимся линейной зависимостью

Q = kH, (7)

где k – коэффициент, определяемый из условия k =Q_max/H_max. Подставляя значение Q из уравнения (7) в (6), имеем

Желаемая зависимость (7) оказывается возможной при условии:

(8)

где с – постоянная величина;

Подставляя значение х из (8) в (6) и интегрируя его, получим

(9)

из выражения (9) следует, что у щелевых расходомеров для измерения объемного расхода необходимо измерять уровень жидкости Н, а для получения массового расхода – давление гидростатического столба . Коэффициент расхода для щелевых расходомеров определяют путем индивидуальной градуировки, а ориентировочное его значение может быть принято равным 0,6.