30.Расходомеры с осредняющими трубками. Расходомеры переменного уровня.

Р асходомеры с осредняющими напорными трубками. Принцип действия основан на измерении скоростного напора в различных точках профиля скорости. Осредняющая трубка представляет собой трубку, которая устанавливается в трубопровод перпендикулярно потоку и имеет несколько отверстий симметрично на различном расстоянии от оси. Диаметр ОНТ не более 0,1 диаметра трубопровода.

Статическая характеристика ОНП аналогична характеристики расходомера с сужающим устройством, однако ОНП имеет ряд преимуществ:

• Потеря давления, создаваемая преобразователем, в 5-10 раз меньше потерь давления в сужающем устройстве,

• Погрешность менее ±1% в динамическом диапазоне 1:10,

• Малые габариты и масса при больших диаметрах трубопровода (2-5м),

• Минимальные затраты при монтаже,

• Высокая стабильность коэффициента расхода (0,99)

• Меньшие длины прямых участков.

Н аиболее широко для измерения пара и газа распространена разработанная фирмой «Emerson» осредняющая напорная трубка Annubar. Она имеет четыре отверстия на фронтальной стороне, которые воспринимают полное давление потока по диаметру трубопровода. На тыльной стороне находится отверстие, воспринимающее пьезометрическое давление.

Особенностью трубки Annubar является специальное ромбовидное сечение, что обеспечивает фиксированную точку отрыва измеряемой среды и уменьшает колебания давления с тыльной стороны и, следовательно, погрешность измерений.

В современных моделях расходомеров в трубку встроен термометр сопротивлений, что позволяет вводить коррекцию при измерении массового расхода. Кроме того, применение микропроцессоров позволяет использовать регрессионный анализ при калибровке расходомера и обеспечивает коррекцию статической характеристики в реальном масштабе времени.

Расходомеры переменного уровня

П ринцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными. В расходомерах с полностью затопленными отверстиями последние имеют круглую форму и располагаются либо в дне, либо в боковой стенке. Так как часто истечение происходит в атмосферу, то P₁ – P₂ = Hρg и

Отсюда следует, что объемный расход не зависит от плотности жидкости и определяется уровнем жидкости H в сосуде.

В расходомерах с частично затопленными отверстиями последние выполнены в виде щели в боковой стенке. Коэффициент расхода для щелевых расходомеров определяют путем индивидуальной градуировки, а ориентировочное его значение может быть принято равным 0,6.

Часто используются для измерений расхода в открытых каналах, а также газонасыщенных нефтей, сточных вод и загрязненных жидкостей, в том числе содержащих взвеси.

31. Расходомеры постоянного перепада давления. Ротаметры.

Р асходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры). Представляют собой трубку конического сечения, устанавливаемую вертикально, в которой может свободно перемещаться поплавок. Чаще всего трубка выполняется из стекла, а поплавок - из металла или пластмассы. На поверхность трубки наносится равномерная шкала в относительных единицах: от 0 до 100.

Преимуществами ротаметров являются:

простота конструкции и низкая стоимость,возможность измерения расхода жидкостей и газов,наглядность показаний,возможность измерения расхода агрессивных сред,возможность измерений малых расходов (от 0,4 л/ч)

Недостатки:нелинейная статическая характеристика,малый максимальный измеряемый расход, до 10 т/ч при Ду 50 мм.необходимость вертикальной установки,зависимость показаний от плотности и вязкости среды,необходимость градуировки.

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

На поплавок снизу действуют силы:

• , обусловленная разностью статических давлений на носовую и кормовую части поплавка, f – наибольшая площадь сечения поплавка,

• – обусловленная динамическим давлением потока, с – коэффициент 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 специфическим расходомером с сужающим устройством с кольцевым отверстием, уравнение расхода можно записать следующим образом:

где f_К – площадь кольцевого сечения.