Тепловые расходомеры
Существует несколько разновидностей тепловых расходомеров.
Наиболее распространены тепловые калориметрические расходомеры, принцип действия которых основан на нагреве потока вещества и измерении разности температур до и после нагревателя. Ниже показаны схема такого расходомера и кривые распределения температуры среды до и после нагревателя при его постоянной выделяемой тепловой мощности.
В трубопроводе (1) установлен нагреватель потока (2). На равных расстояниях от центра нагревателя расположены термопреобразователи (3), измеряющие температуру потока до и после нагрева.
Для
неподвижной среды распределение
температуры в ней (на графике —сплошная
линия) симметрично относительно оси
нагревателя, и поэтому разность температур
.
С
хема
калориметрического расходомера и кривые
распределения температуры по длине
трубопровода
1 — трубопровод;
2 — нагреватель потока;
3 — термопреобразователи; t — температура;
L — длина трубопровода;
— измеряемая
разность температур
З
ависимость
между массовым расходом G и разностью
температур
при больших расходах определяется
уравнением теплового баланса:
N — мощность нагревателя;
k — поправочный множитель на неравномерность распределения температур по сечению трубопровода;
c — теплоемкость вещества при температуре (t1 + t2)/ 2.
Отсюда следует, что измерение массового расхода может быть осуществлено двумя способами:
по значению подаваемой к нагревателю мощности N, обеспечивающей постоянную заданную разность температур ;
по значению разности при постоянной N.
Ультразвуковые расходомеры
Принцип действия ультразвуковых расходомеров основывается на изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в неподвижной и подвижной среде.
Существует три метода измерения расхода вещества с помощью ультразвука:
по разности времен распространения УЗК, направленных по потоку и против него;
по степени отклонения УЗК, направленных перпендикулярно к потоку, от первоначального направления;
метод, основанный на эффекте Доплера (доплеровские расходомеры).
В качестве излучателей-приемников УЗК во всех методах используются пьезоэлектрические преобразователи.
а — основанные на измерении разности времен распространения УЗК направленных по потоку и против него;
б — основанные на измерении степени отклонения УЗК, направленных перпендикулярно к потоку, от первоначального направления;
в — доплеровские расходомеры;
a, b, θ — углы; W — скорость движения веществ а; L — расстояние между пьезоэлементами; D — диаметр трубы; х — линейное отклонение луча на приемном пьезоэлементе
Расходомеры Кориолиса
Принцип действия кориолисовых расходомеров основан на обеспечении условий возникновения в трубопроводах с потоком жидкости силы Кориолиса, которая пропорциональна массовому расходу жидкости, с последующим преобразованием этой силы в деформацию, временной интервал или разность фаз двух сигналов.
а — чувствительный элемент; б — силы, действующие на трубку; в — внешний вид
Кориолисовы расходомеры используются для измерения расхода жидкостей и газов на трубопроводах диаметром, как правило, до 60 мм. Они могут применяться для измерения расхода жидкостей с изменяющейся плотностью, как электропроводных, так и неэлектропроводных.