3. Расходомеры обтекания

Принцип действия расходомеров обтекания основан па зависимости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода вещества.

Широко распространенными расходомерами обтекания являются расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры,

поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров посто­янного перепада давления основан на зависимости от расхода ве­щества вертикального перемещения тела —- поплавка, находящего­ся в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отвер­стия прибора таким образом, что перепад давления по обе сторо­ны поплавка остается постоянным.

А)Ротаметры

Расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры — применяются для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам и не подверженных значительным колебаниям. Особенно широко они используются в ви­нодельческом, спиртовом, ликерно-водочном .и других производствах. Ротаметр (рис. 1) представляет собой длинную коническую трубку 1, располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движуще­гося снизу вверх потока перемещается поплавок 2. По­плавок перемещается до тех пор, пока площадь коль­цевого отверстия между поплавком и внутренней по­верхностью конусной трубки не достигнет такого раз­мера, при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному. При этом дей­ствующие на поплавок силы уравновешиваются, а по­плавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному значению расхода.

Рассмотрим силы, действующие на поплавок. Мас­са поплавка в рабочем состоянии, т. е. при пол­ном погружении в измеряемую среду (в кг),

Рис. 1. m=V( )

Функцио­нальная схе­ма рота­метра

где V —объем поплавка, м³; р_п — плотность материала, из которого'изготовлен -поплавок, кг/м³; р — плотность среды, протекающей' через ротаметр, кг/м³.

В положении равновесия сила, создаваемая массой поплавка, уравновешивается силой, создаваемой средой, протекающей через' ротаметр. Таким образом, пренебрегая силами трения, можно за­писать следующее равенство:

V (р_п — р) $ =(_Р1 - р.₂) Р₀,

где p₁ и р₂ —давление среды до и после поплавка, Па; Fо —площадь сечения поплавка в месте наибольшего диаметра, м²; § — ускорение свободного паде­ния, м/с². .

Для лабораторного и производственного применения выпуска­ются следующие ротаметры: стеклянные — для местного измерения расхода и металлические — для измерения с дистанционной элект­рической или пневматической передачей показаний на расстояние. Последние являются бесшкальными измерительными устройствами и работают в комплекте со вторичными приборами. Диапазон из­мерения расходов ротаметрами достаточно широк — от 0,0025 до 63 м³/ч по воде и от 0,04 до 400 м³/ч по воздуху. Диаметры услов­ных проходов промышленных ротаметров от 3 до 150 мм, классы точности 1; 1,5; 2,5; 4.