Федеральное агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА
Методические указания
2010
Федеральное агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА
Методические указания
Казань
КГТУ
2010
УДК 66.012.1
Составители: доц. М.Ю.Перухин,
доц. В.П.Ившин,
доц. А.Р.Герке,
доц. А.В.Лира,
доц. Р.Н.Гайнуллин,
доц. М.М.Андреева
Измерение расхода жидкости: методические указания / М.Ю.Перухин [и др.]; Федер. агентство по образованию, Казан. гос. технол. ун-т. – Казань : КГТУ, 2010. – 28 с.
Изложен материал по лабораторной работе «Измерение расхода жидкости». Приведено описание экспериментальной установки, даны краткие теоретические положения по изучаемой теме, изложен порядок проведения работы.
Предназначено для студентов очной, заочной и очно-заочной форм обучения механических и технологических специальностей при изучении ими курса автоматизации технологических процессов.
Подготовлено на кафедре автоматизированных систем сбора и обработки информации.
Табл. 1. Ил.14. Библиогр.: 4 назв.
Печатается по решению методической комиссии института управления, автоматизации и информационных технологий Казанского государственного технологического университета
Рецензенты : зав. каф. АТПП КГЭУ д-р. техн. наук,
проф. К.Х. Гильфанов
канд. техн. наук, доц. каф. АиУ
КГТУ (им. А.Н. Туполева) С.А. Терентьев
М.Ю. Перухин, В.П. Ившин А.Р. Герке,
А.В. Лира, Р.Н. Гайнуллин, М.М. Андреева, 2010
Казанский государственный
технологический университет, 2010
Измерние расхода жидкости
Цель работы: Изучить способы и средства измерения расхода жидкости и газа, характерные для химических производств; провести градуировку измерительного комплекта.
Под расходом жидкости понимают количество вещества, проходящее через данные сечения канала транспортной магистрали в единицу времени и измеряемое в единицах массы или объема, делённых на единицу времени. Соответственно, различают массовый Qм и объемный Q расходы. Массовый измеряется в единицах массы, деленных на единицу времени (кг/с, т/с, кг/ч, т/ч и т.д.). Объемный – в единицах объёма, делённых на единицу времени (см3/с, дм3/с, м3/ч и т.д.).
Согласно ГОСТ 15528-86 для измерения расхода вещества используют расходомеры, а для измерения количества вещества, прошедшего по магистрали за заданный промежуток времени применяют счетчики. Для одновременного измерения этих двух величин используется расходомер со счётчиком. В каждом конкретном случае к этим терминам следует добавлять наименование измеряемого вещества, например расходомер воды, счётчик газа, расходомер пара со счётчиком [1].
Всё многообразие элементов сложной измерительной аппаратуры по ГОСТу разделяют на две группы, одну из которых образуют измерительные преобразователи, а другую – измерительные приборы. Преобразователь расхода – устройство, непосредственно воспринимающее расход (например, диафрагма, напорная труба и т.д.) и преобразующее его в другую величину (например, перепад давления), удобную для передачи.
Приборы для измерения расхода и количества можно разделить на следующие группы:
переменного перепада давления: с сужающими устройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с напорными устройствами; струйные;
переменного уровня: с затопленным отверстием истечения; с отверстием истечения типа водосливо-щелевые; (с прямоугольным отверстием; с профилированным отверстием);
обтекания: а) постоянного перепада давления (ротаметры; поплавковые; поршневые); б) с изменяющимся перепадом давления (поплавковые - пружинные; с поворотной лопастью);
тахометрические: турбинные (с аксиальной турбинкой; с тангенсальной турбинкой); шариковые; камерные (поршневые; дисковые; с кольцевым поршнем; с овальными колесами; роторные; лопастные; ковшовые);
силовые: с внешним воздействием (кориолисовы; гироскопические; турбосиловые); с внутренним воздействием (кориолисовы; турбосиловые);
вихревые;
электромагнитные.
Кроме перечисленных, предложены еще и другие методы измерения расхода, например корреляционные и т.д., но не получившие широкого применения [2].
Наибольшее распространение получили расходомеры переменного и постоянного перепада давления.
Расходомер переменного перепада давления
Расходомеры переменного перепада давления – это наиболее широко распространённый тип расходомеров, используемых для измерения расхода жидкости, газа или пара. Они измеряют расход косвенно при помощи создания и измерения перепада давления посредством препятствия, установленного в потоке [3].
Этот метод измерения расхода отличается простотой, надёжностью и предлагает большую гибкость по сравнения другими методами. Такие расходомеры почти всегда состоят из двух элементов: первичного устройства и вторичного преобразователя. Первичное устройство располагается в трубопроводе для того, чтобы перекрыть часть проходного сечения потоку и создать перепад давления. Вторичный преобразователь измеряет этот перепад давления и обеспечивает возможность отображения или формирование сигнала измерительной информации о расходе [3]. Используя хорошо известные коэффициенты пересчёта, зависящие от типа сужающего устройства и диаметра трубы, измерение перепада давления может быть переведено в измерение объёмного расхода.
Из уравнения неразрывности, подразумевая плотность постоянной (несжимаемая жидкость), получаем:
где F – поперечное сечение трубы;
V – скорость потока.
Это уравнение одно из наиболее важных в механике жидкости. Оно демонстрирует, что для стабильного однородного потока результатом уменьшения диаметра трубы является увеличение скорости жидкости [3].