Витратоміри обтікання

Витратоміри обтікання (витратоміри зі змінною площею) — це прилади для вимірювання витрат (витратоміри), у яких вимірюваний потік проходить через зазор (як правило, кільцеподібний) між двома елементами. Ці елементи розташовані таким чином, що динамічні сили потоку переміщують один елемент (тіло обтікання) відносно іншого, протидіючи силам (ваги або пружності), таким чином, що площа поперечного перерізу зазору зростає зі зростанням витрат. Показами приладу можуть бути як зміна величини зміщення рухомого елемента відносно положення при відсутності течії, так і зміна перепаду тиску між обома сторонами змінної площі

Принцип роботи

Принцип роботи витратомірів обтікання ґрунтується на залежності переміщення тіла, що знаходиться в потоці і сприймає динамічний тиск потоку, що його обтікає від витрати речовини.

Найпоширенішими витратомірами обтікання є витратоміри постійного перепаду тиску — ротаметри, поплавкові і поршневі. Принцип роботи витратомірів постійного перепаду тиску базується на залежності вертикального переміщення тіла — поплавця (поршня) від витрати речовини, що при цьому зміщенні у потоці змінює площу прохідного отвору приладу таким чином, щоб забезпечити сталий перепад тиску між обома сторонами поплавця (поршня).

У деяких витратомірах обтікання, що називаються витратомірами обтікання змінного тиску — поплавцево-пружинні, з поворотною лопаттю, переміщення тіла обтікання характеризує величину тиску чи зусилля, прикладеного до нього, що зрівноважує зусилля від динамічного тиску потоку на тіло, що є функцією масової витрати.

Витратоміри постійного перепаду тиску

Ротаметр

Назва «ротаметр» бере свій початок від назви німецької фірми Rota-Yokogawa, що першою запатентувала таку конструкцію;

Ротаметр являє собою довгу конічну трубку 1, що розміщена вертикально, уздовж якої під дією рухомого знизу вгору потоку переміщається поплавець 2. Поплавець переміщається до тих пір, поки площа кільцевого отвору між поплавцем і внутрішньою поверхнею конусної трубки не досягне такого розміру, при якому перепад тиску між протилежними сторонами поплавця не стане рівним розрахунковому. При цьому сили, що діють на поплавець врівноважуються, і поплавець встановлюється на висоті, що відповідає певному значенню витрати.

У верхній частині поплавця часто роблять нахилені (гаинтові) пази, котрі спричиняють його обертання. При обертанні поплавець центрується всередині трубки не торкаючись стінок, що збільшує його чутливість.

Ротаметри із скляною трубкою використовують для тисків до 1 МПа, для вищих тисків (до 32 МПа) застосовують металеві трубки. Відносний діапазон вимірювання 10:1. Умовні проходи від Dу = 3…200 мм[2]

Переваги:

простота конструкції і надійність у роботі;

широкий діапазон вимірювання.

Недоліки:

необхідність вертикального розташування;

висота підняття поплавця-індикатора залежить від густини та в'язкості середовища;

необхідність візуального зчитування показів, що ускладнює використання такої конструкції в засобах автоматизації;

оптичне зчитування можливе лише для прозорих рідин.