20. Расходомеры обтекания. Ротаметры.

Р отаметры. П/с трубку конич-го сеч-я, устан-мую вертик-но, в кот-й м-т свободно перемещ-ся поплавок. Чаще всего трубка вып-ся из стекла, а поплавок - из металла или пластмассы. Преимущ-ва: простота конструкции и низкая стоимость, возм-сть измер-я расхода ж-стей и газов, нагляд-сть показ-й, возм-сть измер-я расхода агрес-х сред, возм-сть измер-й малых расходов (от 0,4 л/ч).

Недостатки: нелин-я статич-я х-ка, малый макс-й измеряемый расход, необх-сть вертик-й уста-новки, зав-сть показ-й от плотности и вязкости среды, необходимость градуировки.

В ротаметре, также как и в СУ, можно выделить три характерных сечения.

На поплавок снизу действуют силы:

• , обусл-я раз-стью статич-х давл-й на носовую и кормовую части поплавка, f – наиб-я площадь сеч-я поплавка,

• – обусл-я динамич-м давл-м потока, с – коэф-нт сопротивления, v – скорость потока, ρ_С – плотность среды;

• N – сила трения потока о боковую поверхность поплавка.

Сверху на поплавок действует сила тяжести (с учетом силы Архимеда): .

Считая ротаметр специфич-м расходомером с СУ с кольцевым отверстием, ур-ние расхода можно записать следующим образом:

где f_К – площадь кольц-го сеч-я.

П оплавковые расходомеры. Пр-п действия ан-чен ротаметру, но конус вып-н из металла и имеет бол-й угол. Поэтому перемещ-е поплавка значит-но меньше и оно м.б. преобр-но в эл-ский сигнал. Передача перемещ-я осущ-ся с пом-ю диф-го трансформатора, магн-й муфты или иным сп-м. Макс-1 расход ж до 40 т/ч. Погр-сть до 2,5%.

21. Тахометрич-е расходомеры. Турбинные, шариковые, камерные расходомеры и счетчики. Акустич-е и электромагн-е расходомеры. Пр-п дйствия, х-ки.

Тахом-е расходомеры. Пр-п действия основан на зав-сти скоро-сти вращ-я ЧЭ (турбинки) от скорости потока. В зав-сти от взаим-го распол-я оси потока и оси турбинки разл-т расх-ры с аксиаль-ной и тангенц-й турб-ми. Чаще прим-ся в кач-ве счетч-в кол-ва.Достоинства: простота конструкции, высокая точ-сть (от 0,3 до 2%), незав-сть показ-й от плот-сти (только для об-х счетчиков), измер-е расхода вязких ж-стей при низких Re, малые габариты и масса для малых Ду (15-50 мм), низкая стоимость.Н едостатки: наличие подв-х частей, значит-е гидравл-е сопр-ние, бол-е габариты и масса для больших Ду (до150), невозм-сть измер-я расхода газов, невозм-сть измер-я расхода загрязненных и абразивных сред.

Динамич-й диап-н тахом-х расходомеров составляет 1:25÷1:50.

Расходомеры с тангенц-й турбинкой. Исп-т для измер-я малых расходов и при Ду до 50мм. Турбинка имеет лопасти, распол-е под углом 90⁰ к оси пото-ка. При этом для придания вращ-я поток направлен тангенц-но относ-но лопастей.

Расходомеры с аксиальной турбиной. В них ось турбинки совпадает с осью потока. При этом лопасти расположены под некоторым углом к оси потока.

Электромагн-е расходомеры. Пр-п действия осн-н на з-не электромагн-й индукции Фарадея, согласно кот-му измен-е полного магн-го потока порождает в проводнике индукционную э.д.с., пропорциональную ему:

П ри этом э.д.с. возникает незав-о от причины измен-я магн-го потока – как от измен-я самого поля, так и от дв-я проводника. Поэтому при дв-и проводящей ж-ти в МП на ней наводится э.д.с. пропорц-я скорости измен-я магн-го потока, а значит скорости дв-я ж-сти.

ЭМР состоят из участка трубопровода, вып-го из немагн-го мат-ла и футеров-го изнутри диэлектриком; эл-х катушек, созд-х импул-е МП; и электродов. Статич-я х-ка ЭМР: ,

где В – индукция МП, D – d трубопровода, v – скорость потока.Преим-ва ЭМР: лин-я статич-я х-ка, малая погр-сть - 0,2%, выс-я надеж-сть, незав-сть показ-й от плот-сти, вязкости и t-ры среды, шир-й динам-й диап-н измер-й (1:1000), возм-сть измер-я расхода дисперсных и агрес-х сред, отсут-е доп-го гидравл-го R-ния.Недостатки: возм-сть измер-я расхода только электро-проводных ж-х сред, слабый вых-й сигнал преобр-ля расхода, трансформ-я э.д.с.

Прим-ся для измер-я расхода воды и водных р-ров, плотность и вязкость кот-х м изм-ся в широких пределах, а также сод-щих абразив-е немагн-е частицы.

Водные р-ры имеют ионную проводимость, поэтому для ум-ия влияния на показ-я эффекта поляризации (возн-щего на границе электрод-измеряемая среда) исп-т переменное или импульсное МП. В осн-м для возб-я поля исп-т импульсы тока прямоуг-й формы. Напряжение, снимаемое с электродов, представляет собой сумму полезного сигнала, трансформаторной э.д.с, напряжения электрохим-х помех, внешних помех.

Ультразвук-е. Действие осн-но на влиянии скор-и среды на х-ки распр-щейся в ней акустич-й волны. Наиб-е распр-е получили время / имп-е расх-ры, изм-щие разность времен прохожд-я волны по потоку (от излуч-ля И1 к приемнику П1) и против него (от излуч-ля И2 к приемнику П2). Статич-я х-ка такого расх-ра имеет вид: , с – скор звука в изм-й среде. Преимущества: высокая точ-сть, возм-сть измер-я расхода ж-стей, газов, шир-й диап-н измер-й (1:500), низкая стоимость, малые габариты и масса при бол-х dх трубопров-в (400 – 1500 мм.), возм-сть измер-я расхода без врезки в трубопровод.Недостатки: зав-сть показ-й от профиля скорости потока и скорости звука, зав-сть показаний от наличия в потоке частиц.