Витрата речовини - це маса або об'єм речовини того, що проходить через відомий переріз в одиницю часу(м3/с, кг/с).

1 Вимір витрати методом змінного перепаду тиску

Витратовимірювальна система складається із звужуючого пристрою(діафрагма, сопло), що встановлюється в трубопроводі, імпульсних трубок і дифманометров.

Дія витратомірів цього типу грунтована на вимірі перепаду тиску потоку на звужуючому пристрої. Об'ємна витрата газів і рідин Q_V, м³

Q_V = α_Q*_C*m_Q² (1.18)

де α_Q - коефіцієнт витрати(додаток В);

 _C - коефіцієнт стисливості (для рідини (C = 1);

 _V - щільність рідини або газу, кг/м³;

Р - перепад тиску, Па;

m_{Q -} d/D - характеристичний коефіцієнт (0,05 m_Q 0,6);

d - діаметр звужуючого пристрою, м;

D - діаметр трубопроводу, м.

При вимірі витрати за допомогою звужуючих пристроїв потрібно нормовані умови середовища(температура і атмосферний тиск).

2 Турбінні витратоміри

У турбінних витратомірах основним елементом служить турбіна(крильчатка), що обертається в потоці рідини. Обертання передається через спеціальний механізм до рахункового пристрою. Частота обертання турбіни , рад/с визначається по формулі

K V_ср K Q_V

 = = (1.19)

l S * l

де К - постійний коефіцієнт для цього типу лічильника;

l - крок лопатей турбіни, м;

S - площа поперечного перерізу труби, м²;

Q_V - об'ємна витрата, м³/с;

V_ср - середня швидкість потоку, м/с.

3 Об'ємні витратоміри

У об'ємних витратомірах обертаються два рухливі елементи(шестерні), що відміряють при своєму русі певні об'єми рідини(вимірювальний об'єм). Об'ємна витрата визначається по формулі:

q n

Q_V = (1.20)

t₁ – t₂

де q - вимірювальний об'єм, м³;

n - кількість виміряних об'ємів;

(t₁ - t₂) - проміжок часу, с.

Контроль і облік витрати рідини проводиться за результатами підрахунку числа оборотів шестерень.

4 Індукційні (електромагнітні) витратоміри

Індукційні витратоміри служать для безпосереднього перетворення витрати в електричний сигнал. Вони призначені для виміру витрати рідин, що проводять. Дія індукційних витратомірів грунтована на виникненні ЕРС в трубопроводі між полюсами електромагніту, яка знімається за допомогою електродів.

ЕДС визначається по формулі

B*D*Q

E = B* D* V_ср

S

де В - магнітна індукція між полюсами електромагніту, Тл;

D - зовнішній діаметр труби, рівний відстані між електродами, м;

S - площа поперечного перерізу труби, м².

Для тонкостінних трубопроводів ЭДС визначається по формулі:

4 В Q

Е = (1.22)

D

1.4 Вимір рівня (Завдання 3 для варіантів 1-16)

1 Поплавкові рівнеміри діють за принципом переміщення поплавця на поверхні рідини. Це переміщення потім за допомогою механічної або електричної передачі поступає на прилад. Рівняння рівноваги систем має вигляд:

_V V + m_пр = m_п m_тр, (1.23)

де V - об'єм рідини, що витісняється поплавцем, м³;

 _V - щільність рідини, кг/м³;

m_пр, m_п, m_тр, - відповідно маса противаги, поплавця, нерівно вісної частини троса.

2. П'єзометричні(гідростатичні) рівнеміри грунтовані за принципом продуваннях повітря через пневматичну трубку, опущену в резервуар і виміри гідростатичного тиску Р, Па по формулі

Р =qh, (6.24)

де  - щільність рідини, кг/м³;

q - прискорення сили тяжіння, м/с²;

h - висота стовпа рідини, м.

3 Принцип роботи рівнемірів-дифманометрів ґрунтований на вимірі різниці тисків рідини в резервуарі і зрівняльній посудині. Дифманометри-рівнеміри слід градуювати при певній щільності рідини.

Різниця тиску в рівнемірів-дифманометрах дорівнює гідростатичному тиску стовпа рідини і визначається по формулі

Р =qh (1.25)

4 Електричні перетворювачі рівня (ємнісні) ґрунтовані на використанні ємнісного методу, тобто залежності конденсаторного пристрою від рівня рідини, що заповнює його. Облаштування ємнісного рівнеміра є паралельно сполученими циліндричними конденсаторами С₁(утворений частиною електродів і рідиною, рівень якої змінюється) і С₀(утворений частиною електродів і повітрям). Місткість рівнеміра визначається по формулі:

2

С = С₁ + С₀ = [l_а2 + (l₀ – l) _а1] (1.26)

ln (D₁/D₂)

де l₀ і l - повна довжина циліндра(резервуару) і довжина його, заповнена рідиною, м;

 _а1 і _а2 - абсолютні діелектричні проникність повітря і рідини, Ф/м;

D₁ і D₂ - діаметри зовнішнього циліндра(резервуару) і внутрішнього

циліндра(електроду), м.

С_х

Малюнок 4 - Ємнісною рівнемір

5 Хвилеві рівнеміри діють за принципом відображення звукових або електромагнітних хвиль від поверхні вимірюваної рідини. Зазвичай в хвилевих рівнемірах вимірюється час запізнювання відбитого сигналу відносно випромінюваного по формулі

2h

 = (1.27)

V

де h - відстань від випромінювача до поверхні, м;

V - швидкість поширення хвилі в середовищі над вимірюваною поверхнею, м/с;

Швидкість поширення електромагнітної хвилі V, м/с залежить від властивостей середовища і визначається за формулою

V = (1.28)

де _a - абсолютна діелектрична (Ф/м) і магнітна (Гн/м) проникливість середовища.

Наприклад, швидкість поширення електромагнітних хвиль в повітрі складає 299 106 м/с.

Швидкість звукової хвилі V, м/с в повітрі визначається по формулі

V = = _cK_RT, (1.29)

де _c - коефіцієнт стисливості газів, м2/Н;

K_R - універсальна газова постійна, рівна 8134 Джоулі(кг К);

Р, Т - тиск, Па і температура середовища, К;

 - щільність середовища, кг/м³.

1.5 Вимір вологості повітря, газу (Завдання №3 для варіантів 17-23)