Расходомеры переменного перепада давления

Рис. Схема расходомера со стандартным сужающим устройством:

ВП – вторичный прибор

Метод измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве основан на том, что поток вещества, протекающего в трубопроводе, неразрывен и в месте установки сужающего устройства скорость его увеличивается. При этом происходит частичный переход потенциальной энергии давления в кинетическую энергию скорости, вследствие чего статическое давление перед местом сужения будет больше, чем за суженным сечением. Создаваемый в сужающем устройстве перепад давления измеряется дифманометром, шкала которого градуируется в единицах расхода. При необходимости дистанционной передачи показаний, дифманометр должен быть снабжен преобразователем, который линией связи соединяется с вторичным прибором, который должен быть отградуирован в единицах расхода.

Рис. Расходомер переменного перепада давления

Расходомеры постоянного перепада давления (расходомеры обтекания) основаны на измерении величины вертикального перемещения чувствительного элемента, зависящего от расхода среды. На практике используются поплавковые и поршневые расходомеры, ротаметры.

Промышленный ротаметр представляет собой коническую трубку 1 из стекла или оргстекла, закрепленную в металлических головках 5, которые стянуты шпильками 4, образующими защитную решетку вокруг стекла. В трубке 1 свободно перемещается поплавок 2. Движущийся поток измеряемого вещества, проходя по косым прорезям, имеющимся в верхней части поплавка, вращает его, благодаря чему, поплавок центрируется в трубке. По мере повышения расхода через ротаметр поплавок перемещается вверх. При изменении положения поплавка сечение между ним и внутренней стенкой конической трубы изменяется, что ведёт к изменению скорости потока в проходном сечении, а, следовательно, к изменению перепада давления на поплавке. Перемещение поплавка происходит до тех пор, пока перепад давлений не станет равным массе поплавка, приходящейся на единицу площади его поперечного сечения. Каждому значению расхода среды, проходящему через ротаметр при ее определённой плотности и кинематической вязкости, соответствует определённое вертикальное положение поплавка. Расход может быть определен непосредственно по шкале 6, нанесенной на корпус. Либо с помощью измерительных преобразователей значение перемещения передается на вторичный прибор.

Рис. Схема ротаметра

Для определения расхода необходимо знать среднюю скорость потока.Скорость потока в различных точках его сечения различна, имеет максимальное значение в центре потока и уменьшается по направлению к стенкам. Измерение скорости сводится к измерению динамического давления, которое равно связано со скоростью соотношением, получаемым из уравнения Бернулли

,

где ρ - плотность движущейся среды; V – средняя скорость потока; P_п и P_c - полное и статическое давление.

Впервые этот метод применил в 1732 г. Пито. Трубка 1 (трубка Пито) установлена открытым концом навстречу потоку и воспринимает полное (статическое + динамическое) давление, а трубка 2 – статическое давление . Дифманометр измеряет разность давлений, т.е. динамическое давление.

Рис. Расходомер на основе динамического напора.