Измерение расхода жидкостей и газов в технике.
Измерительные приборы для измерения и учета расхода жидкостей и газов. Самыми распространенные приборы учитывающие расход жидкости — влагомеры и расходомеры. Учет газа осуществляется приборами газоанализаторами.
Расходомеры и газоанализаторы
Существуют понятия измерения расхода и измерения количества вещества и приборы для измерения этих параметров называются , соответственно , расходомерами и счётчиками.
Расходомеры измеряют количество вещества протекающего по трубе в единицу времени. По способу измерения они бывают:
Расходомеры переменного перепада давления на установленном в трубопроводе сужающем устройстве. Расходометрические счетчики переменного перепада давления состоят из трёх частей:
- 1.преобразователь расхода , создающий перепад давления;
- 2.соединительное устройство передающее этот перепад к измерительному прибору;
- 3.дифференциальный манометр измеряющий этот перепад давления и отградуированный в единицах расхода;
Расходомеры обтекания
Расходомеры обтекания, или расходомеры постоянного перепада давления, принцип действия которых основан на реагировании чувствительного элемента, помещённого в поток, на динамический напор протекающего по трубопроводу вещества.
Чувствительный элемент перемещается на величину служащую мерой расхода. Расходомеры обтекания включают составные части в форме обтекаемых тел в виде: поршня, поплавка, шара, диска. Величина перемещения или угла поворота обтекаемого тела является мерой расхода. Самые распространённые расходомеры обтекания—ротаметры, в которых при движении жидкости или газа по стеклянной конусной трубке со шкалой, снизу вверх перемещается поплавок, пока сила тяжести не уравновесится разностью давлений до и после поплавка.
Скоростные счетчики расхода
Расходомеры с непрерывным движением приёмных устройств—скоростные счётчики. Чувствительный элемент совершает вращательное или колебательное движение и скорость этого движения служит мерой расхода. Суммирование числа оборотов вращающегося устройства указывает на расход за какое-то время. Скорость вращения пропорциональна скорости протекающей жидкости т.е. расходу. Все бытовые водомеры относятся к скоростным счётчикам.
Электрические расходомеры
Принцип их действия основан на измерении электрических параметров системы в зависимости от расхода: измеряемое вещество—чувствительный элемент прибора. При движении жидкости между полюсами электромагнита , по закону электромагнитной индукции, на концах диаметра трубы образуется разность потенциалов , величина которой пропорциональна расходу.
Тепловые расходомеры
Принцип действия тепловых счетчиков расхода веществ основан на измерении количества тепла, отданного нагретым элементом прибора, потоку вещества. По характеру теплового взаимодействия с потоком тепловые расходомеры подразделяются на калориметрические, термоконвективные, термо-анемометрические.
Термоанемометрические расходомеры для измерения местных скоростей потоков появились раньше остальных. Калориметрические расходомеры с внутренним нагревом, появившиеся позже, не получили заметного применения. Позднее стали разрабатываться термоконвективные расходомеры, которые благодаря наружному расположению нагревателя находят все более широкое применение в промышленности.
Термоконвективные расходомеры делят на квазикалориметрические (измеряется разность температур потока или мощность нагрева) и теплового пограничного слоя (измеряется разность температур пограничного слоя или соответствующая мощность нагрева). Они применяются для измерения расхода главным образом в трубах небольшого диаметра от 0,5—2,0 до 100 мм.
Достоинством калориметрических и термоконвективных расходомеров является неизменность теплоёмкости измеряемого вещества при измерении массового расхода. Помимо этого в термоконвективных расходомерах отсутствует контакт с измеряемым веществом, что также является их существенным достоинством. Недостаток и тех и других расходомеров - их большая инерционность. Для улучшения быстродействия применяют корректирующие схемы, а также импульсный нагрев. Термоанемометры в отличие от остальных тепловых расходомеров весьма малоинерционны, но они служат преимущественно для измерения местных скоростей. Калориметрические расходомеры основаны на зависимости от мощности нагрева среднемассовой разности температур потока.
Ультразвуковые расходомеры
Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении величины ультразвуковых колебаний, которые распространяются в потоке измеряемого вещества.
Приборы для измерения количества вещества называются расходометрическими счётчиками. Если это вода - влагомеры, если измеряется расход газа — газоанализаторы. Они измеряют массу вещества протекающего по трубопроводу. По способу измерения они разделяются на:
- 1.скоростные счётчики, принцип действия которых основан на суммировании числа оборотов помещённого в поток жидкости вращающегося элемента.
- 2.объёмные счетчики, принцип действия которых основан на суммировании объёмов вещества, вытесненного из измерительной камеры прибора.
Наибольшее распространение получили скоростные счётчики.
Счётчики количества газа бывают различных видов:
- 1.ротационные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов лопастей внутри прибора, которое соответствует измеряемому объёму газа.
- 2.клапанные счётчики, принцип действия которых основан на перемещении подвижной перегородки под действием разности давлений газа до и после счётчика и счета количества этих перемещений , которое соответствует измеряемому объёму газа.
- 3.барабанные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов барабана , вращающегося под действием разности давлений газа до и после счётчика. Они применяются для точных измерений количеств газа.
