1.2.4 Датчики расхода жидкостей и газов

Расходом сред называется количество вещества проходящее через поперечное сечение трубопровода за определённый интервал времени.

, где .

Данные измерения Q осуществляют расходомерами.

По принципу действия они подразделяются:

1 - Расходомеры переменного перепада давлений, основаны на дросселировании потока вещества через сужающие устройства создающие перепад давлений.

2 - Расходомеры постоянного перепада давлений, основаны на дросселировании потока через сужающие устройства создающие перепад давлений.

3 - Электромагнитные расходомеры на поведении в потоке под действием магнитного поля индукционной ЭДС, пропорциональной величине расхода потока.

4 - Вихревые – измерение потерь давления в потоке за счет вихреобразования создаваемого неудобно обтекаемым телом, установленным на пути потока.

5 - Акустические, основаны на измерении времени прохождения импульсов, создаваемых акустическими генераторами.

1.2.4 Б) Расходомеры постоянного перепада давления

Наиболее распространенными приборами являются ротаметры. Шкала ротаметров практически равномерная, ими можно измерять небольшие расходы, потери давления у них небольшие и не зависят от расхода.

Проходя через ротаметр с низа вверх, жидкость или газ подымает поплавок пока, кольцевая щель между поплавком и стенками конусной трубки не достигнет значения, при котором силы, которые действуют на поплавок, уравновесятся и он остановится на том значении какой расход.

На поплавок ротаметра действует осевая сила, которая направлена в противоположную сторону.

Сверху вниз действуют:

1 - сила тяжести , где- объем поплавка;– плотность материала поплавка;– ускорение силы тяжести.

2 - сила от давления жидкости (газа) на верхнюю плоскость поплавка , где– среднее давление жид. на единицу верхней плоскости поплавка;S– площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

Снизу вверх на поверхность поплавка действуют тоже силы:

1 - сила от давления жидкости (газа) на нижнюю поверхность поплавка ;

2 - сила трения жидкости (газа) о поплавок , где- коэффициент сопротивления, который зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости поверхности поплавка;- средняя скорость жид.(газа) в кольцевом канале;- боковая поверхность поплавка;n–показатель степени, который зависит от скорости жидкости (газа).

Поплавок уравновешен когда:

или

Когда допустить, что при всех расходах остается постоянной, то правая часть уравнения будет постоянной т.к. остальные величины являются для данного прибора постоянными. Т.о. разность давлений на поплавок. Это значит, что ротаметр является прибором постоянного перепада давления.

Если сложить уравнение Бернули для сечений I-I и II-II и уравнение неразрывности потока, то получим уравнение расхода:

, м³/с

где - площадь кольцевого отверстия.

Т.к. значение под корнем можно считать постоянным, то:

Эта зависимость линейная, следовательно шкала ротаметра будет равномерной.

Ротаметры делают со стеклянной трубки при этом он работает до давления 0,58 Па, для большего давления их делают с металла. Эти ротаметры делают с электрической и пневматической дистанцией управления.