Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследований процессов и материалов. Практикум
.pdf
Температура t (X), оС
20 40 60 80 100
Показания БИКОР–02
Т (Y), оС
Показания БИКОР–02
Т (Y), оС
2
1
Рис. 4.5.1. Измерительный канал температуры:
1 – «Корунд–Т»; 2 – БИКОР–02
Задание 1.
Определить статическую характеристику электронного
термометра.
Выполнение опыта.
Схема включения преобразователя «Корунд–Т» приведена
на рис. 2.2.2, см. первый лабораторный стенд на рис. 3.1.
Соедините выход «Корунда–Т» (нижние клеммы 5 на
лабораторном стенде) со входом блока индикации БИКОР–02
(верхние клеммы 6 на лабораторном стенде).
На рис. 4.1.1 представлена схема лабораторной установки, где вместо миллиамперметра надо подключить блок
индикации БИКОР–02.
С помощью тумблера 1 подайте напряжение на
измерительный преобразователь «Корунд–Т» и блок индикации БИКОР–02.
Поместите термозонд «Корунда–Т» в сосуд с водопроводной водой. Не менее, чем через минуту, измерьте
температуру этой воды с помощью стеклянного термометра и
одновременно снимите показания БИКОР–02. Затем долейте
горячей воды, перемешайте её и снова проведите измерение и
т.д.
Результаты измерений запишите в табл. 4.5.1.
Таблица 4.5.1
Результаты измерений
61
Показания БИКОР–02
Т (Y), оС
Показания БИКОР–02
Т (Y), оС
После этого запишите показания прибора в тех же точках,
доливая в сосуд холодную воду. Повторите опыт ещё раз.
Задание 2.
Обработать результаты измерений.
Выполнение опыта.
Определите метрологические характеристики элек-
тронного термометра.
4.6. Гидростатический уровнемер
на базе «Корунда–ДИ»
Измерение уровня жидкостей и сыпучих тел состоит в
определении по нему количества вещества в ёмкости и
контроле положения уровня в производственном аппарате в
ходе технологического процесса.
В СИ уровень измеряют в метрах (фр. metre, от греч.
– мера).
Для измерения уровня жидкости наиболее распространены следующие средства измерения:
– указательные стёкла, принцип действия которых
основан на принципе сообщающихся сосудов;
– поплавковые уровнемеры, в которых перемещение поплавка на поверхности жидкости передаётся на показывающее устройство;
– гидростатические уровнемеры, в которых измеряют давление столба жидкости, пропорциональное высоте этого
столба, т.е. уровню жидкости;
– электрические уровнемеры, в них положение уровня
жидкости преобразуется в какой-либо электрический
сигнал – ёмкость, сопротивление и т.п.;
62
– радиоизотопные уровнемеры, принцип действия кото-
2
1
рых основан на измерении поглощения -лучей при
прохождении их через слой вещества;
– ультразвуковые и акустические уровнемеры, в которых
используют принцип отражения ультразвуковых колебаний
от границы раздела двух сред с различным акустическим
сопротивлением. В ультразвуковых уровне-мерах применяют
принцип отражения ультразвуковых колебаний со стороны
жидкости, а в акустических – со стороны газовой среды.
В гидростатических уровнемерах измерение уровня
жидкости Н постоянной плотности сводится к измерению
давления Р, создаваемого столбом жидкости, т.е.
Р = gH, (4.6.1)
где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Существуют гидростатические уровнемеры с непрерывным продуванием воздуха или газа (пьезометрические уровнемеры) и с непосредственным измерением высоты столба жидкости.
Электронный гидростатический уровнемер можно также
рассматривать как измерительный канал, состоящий из
измерительного преобразователя «Корунд–ДИ» и блока
индикации БИКОР–02 (рис. 4.6.1).
Рис. 4.6.1. Измерительный канал уровня:
1 – «Корунд–ДИ»; 2 – БИКОР–02
Задание 1.
Определить статическую характеристику электронного
гидростатического уровнемера.
63
Выполнение опыта.
Уровень Н (X), мм
Показания БИКОР–02
Р (Y), %
Схема включения преобразователя «Корунд–ДИ»
приведeна на рис. 4.2.1, см. второй лабораторный стенд на
рис. 3.2.
Соедините выход «Корунда–ДИ» (две нижние клеммы 6
лабораторного стенда) с входом блока индикации БИКОР–02
(две верхние клеммы 7 лабораторного стенда).
На рис. 4.2.1 представлена схема лабораторной установки,
где вместо миллиамперметра надо подключить блок
индикации БИКОР–02.
С помощью тумблера 1 подайте напряжение на
измерительный преобразователь «Корунд–ДИ».
Залейте воду в мерный цилиндр 2 и, сливая её с помощью
трёхходового крана 3, установите показания «Корунда–ДИ»
на ноль.
Налейте воды до уровня 10 мм и снимите показания
измерительного преобразователя давления. Затем снимите
показания преобразователя при уровне воды в 20 мм и т.д.
После этого запишите показания БИКОР–02 в тех же точках,
двигаясь в обратную сторону.
Повторите опыт ещё раз.
Результаты измерений занесите в табл. 4.6.1.
Задание 2.
Получить массив данных выходного сигнала Р в одной
точке диапазона измерений.
Выполнение опыта.
Проведите 25 измерений выходного сигнала Р уровнемера
в одной точке диапазона измерений (по заданию
преподавателя), приближаясь к ней со стороны больших и
меньших значений Н. Запишите значения выходного
сигнала Р.
Таблица 4.6.1
Результаты измерений
64
Показания БИКОР–02
Р (Y), %
Показания БИКОР–02
Р (Y), %
Показания БИКОР–02
Р (Y), %
t
m
t
V
Задание 3.
Обработать результаты измерений.
Выполнение опыта.
Определите метрологические характеристики электронного гидростатического уровнемера.
4.7. Расходомер переменного перепада давления
Расход вещества q есть количество вещества, проходящее
через поперечное сечение данного канала в единицу времени,
т.е
qM =
если расход массовый, и
qV =
если расход – объёмный.
вещества; t – время.
объёмный – в кубометрах в секунду.
старинная единица аптекарского веса, равная 20 гранам, или
1,44 г, лат. granum – зерно.
Количество жидкости с равной степенью точности можно
измерять массовым и объёмным методами, а количество газа
– только объёмным. Слово «газ» (фр. gaz) было введено в
ХVII веке голландским естество-испытателем Я.Б. ван
, (4.7.1)
, (4.7.2)
В формулах (4.7.1), (4.7.2) m – масса вещества; V – объём
Массовый расход измеряется в килограммах в секунду, а
Килограмм – кило и …грамм, фр. gramme, от греч.
– мелкая мера веса, скрупул. Лат. scrupulum –
65
Гельмонтом (Helmont), предположительно от греческого
слова – хаос.
Для получения сравнимых результатов измерений
необходимо объём газа привести к нормальным условиям:
температура 20 оС (273,16 К), давление 101325 Па (760 мм рт.
ст.), относительная влажность = 0.
Средства измерений, определяющие расход вещества,
называют расходомерами, а его количество – счётчиками.
Счётчики для измерения количества жидкости по
принципу действия делят на объёмные, весовые и
скоростные. Для измерения количества газа используют
объёмный метод.
В зависимости от принятого метода измерения наиболее
распространены следующие расходомеры:
– переменного перепада давления, основанные на зависимости от расхода перепада давления в сужающем устройстве
вследствие частичного перехода потенциальной (от лат.
potentia – сила) энергии (лат. energeia – действие,
деятельность) потока в кинетическую (от греч. –
приводящий в движение);
– скоростного напора для измерения расхода по динамическому напору потока с помощью пневматических трубок –
трубок Пито (A. Pitot – французский математик, физик и
гидротехник ХVIII века);
– переменного уровня, основанные на зависимости от расхода высоты уровня жидкости в сосуде при свободном
истечении её через отверстие в дне или боковой стенке
сосуда;
– постоянного перепада давления, основанные на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения
поплавка, изменяющего при этом площадь сечения
проходного отверстия прибора таким образом, что перепад
давления по обе стороны поплавка остаётся постоянным;
– бесконтактные: ультразвуковые, метод измерения расхода которых основан на явлении смещения звукового
колебания движущейся жидкой средой; электро-магнитные, в
66
которых измеряют эдс, индуцируемую в потоке
электропроводящей жидкости под действием внешней
магнитной среды;
– калориметрические (от лат. calor – тепло и … метрия),
принцип действия которых основан на нагреве потока
жидкости или газа посторонним источником энергии,
создающим в потоке разность температур, зависящую от его
скорости и расхода теплоты в нагревателе;
– корреляционные (от ср. лат. correlatio), принцип действия которых основан на определении абсциссы (от лат.
abscissus – оторванный, отделённый) максимальной ординаты (от лат. ordinates – упорядоченный) взаимной
корреляционной функции двух случайных изменяющихся
одинаковых параметров потока в двух отстоящих друг от
друга сечениях, и которые применяют для измерения расхода
двухфазных сред.
Наиболее распространённым методом измерения расхода
жидкости, пара и газа является метод переменного перепада
давления. Это вызвано тем, что расходомеры, реализующие
этот метод, не требуют индивидуальной градуировки и
поверки на эталонных расходомерных установках. Измерение
расхода по этому методу основано на изменении
потенциальной энергии (статического давления) вещества,
протекающего через местное сужение в трубопроводе.
В измерительной технике в качестве сужающих устройств
(первичных измерительных преобразователей) используют
диафрагмы, сопла ИСА 1932, сопла и трубы Вентури (по
имени итальянского учёного XVIII J. Venturi), специальные
сужающие устройства.
Формула для расчёта количества вещества методом
переменного перепада имеет следующий вид:
qM = 0,25 d2(2 p )
0,5
, (4.7.3)
где d – диаметр отверстия сужающего устройства; –
коэффициент расхода; – коэффициент расширения газа (для
жидкости = 1); р – перепад давления на сужаю-щем
устройстве; – плотность вещества.
67
После ряда уточнений формула для определения расхода
p
qМ (4.7.3) приобретает по ГОСТ 8.563.1–97 следующий вид:
qМ = 0,25 СЕK
шКп (К0d20
)2(2 p )
0,5
, (4.7.4)
где С – коэффициент истечения; Е – коэффициент скорости
входа; Кш – поправочный коэффициент на шероховатость
внутренней поверхности трубопровода; Кп – поправочный
коэффициент на притупление входной кромки отверстия
диафрагмы; d
– диаметр отверстия диафрагмы при 20 оС, м;
20
– перепад давления на сужающем устройстве, Па; –
плотность среды в стандартных условиях, кг/м3.
В формуле (4.7.4) поправочный коэффициент К0 на
изменение диаметра отверстия сужающего устройства,
вызванное отклонением температуры от 20 оС, равен
К0 = 1 + d(t – 20), (4.7.5)
где d – коэффициент температурного расширения
материала сужающего устройства; t – температура среды в
трубопроводе.
Уравнение (4.7.4) можно переписать в следующем виде:
qМ = К( p)
0,5
, (4.7.6)
где К – коэффициент пропорциональности, который ра-
вен
К = 0,25 СЕK
шКп (К0d20
)2(2 )
0,5
. (4.7.7)
Коэффициент пропорциональности К содержит три
группы показателей: геометрические (Е, К0, d20),
волюметрические ( )(от греч. – объём и …метр) и
гидродинамические (остальные). Эти показатели вычисляют
или измеряют по рекомендациям, которые экспериментально
обоснованы на международном и межгосударственном
уровне.
Относительная погрешность измерения расхода q по
ГОСТ 8.563.2–97
q = [
2
+ 0,25(
к
2
+ 2)]
р
0,5
, (4.7.8)
где к – погрешность всех показателей, входящих в К, кроме
погрешности плотности ;
– погрешность измерения
р
расхода; – погрешность определения плотности вещества.
68
Схема измерения расхода методом переменного перепада
давления представлена на рис. 4.7.1.
Множители коэффициента пропорциональности К, а
также параметры сужающего устройства, трубопровода и
другие показатели были рассчитаны с помощью
программного комплекса ФЛОУМЕТРИКА.
Пусть в трубопроводе течёт вода, расход которой
необходимо измерить. При этом она имеет следующие
параметры:
– температура воды, оС 10 – 80
– абсолютное давление, Па 101325 – 150000
– плотность воды, кг/м3 971,8 – 999,7
– предел относительной погрешности
определения плотности воды, % 0,03
– динамическая вязкость, мкПа с 354,5 – 1306,5
– давление насыщенного пара, Па 1228 – 47376
Наибольший массовый расход воды равен 1 кг/с, а
минимальный – 0,330 кг/с, при этом максимальная скорость
воды в трубопроводе – 0,267 м/с.
Внутренний диаметр технологического трубопровода при
20 оС DТ равен 70 мм.
В качестве сужающего устройства выбрана стандартная
диафрагма с угловым отбором давления. Диафрагма (греч.
– перегородка) – это плоский диск с отверстием
d20, расположенным симметрично относительно
измерительного трубопровода диаметром D20.
69
Рис. 4.7.1. Схема измерения расхода методом переменного перепада давления:
1 – трубопровод измерительный; 2 – диафрагма; 3 – термометр; 4 – трубопровод технологический;
L
1
, L
2
– прямолинейные участки до и после диафрагмы; d
20
– диаметр отверстия диафрагмы;
D
20
– внутренний диаметр измерительного трубопровода; D
T
– внутренний диаметр
технологического трубопровода
D
Т
БИКОР-02
D
20
Корунд - ДД
БИКОР-01
Корунд - ДД
4 1 2 3 L
1
l
2
d
20
L
2
D
T
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]