Чем измерить объем жидкости прибор для измерения

Расходомер

Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком.

Расходомеры бывают следующих типов.

Содержание

Механические счётчики расхода

Ёмкость и секундомер

Возможно, самый простой способ измерить расход — это использовать некоторую ёмкость и секундомер. Поток жидкости направляется в некоторую ёмкость, и по секундомеру засекается время заполнения этой ёмкости. Зная объём ёмкости, и поделив его на время её заполнения, можно узнать расход жидкости. Этот способ подразумевает прерывание нормального течения потока.

Ротаметры

Ролико-лопастные расходомеры

Шестерёнчатые расходомеры

Впервые расходомер с овальными шестернями был изобретен компанией Bopp & Reuther (Германия) в 1932 году. Измеряемый элемент состоит из двух шестеренок овальной формы. Протекающая жидкость вращает данные шестеренки. При каждом обороте пары овальных колес, через прибор проходит строго определенное количество жидкости. Считывая количество оборотов можно точно определить какой объем жидкости протекает через прибор. Данные расходомеры отличаются высокой точностью, надежностью и простотой, что позволяет их использовать для жидкостей с высокой температурой и под большим давлением. Отличительной особенность расходомеров с овальными шестернями является возможность использования для жидкостей с высокой вязкостью (мазут, битум и т.д.)

Расходомеры на базе объёмных гидромашин

В системах объёмного гидропривода для измерения объёмного расхода рабочей жидкости применяют объёмные гидромашины (как правило шестерённые или аксиально-плунжерные гидромашины).

Объёмная гидромашина в этом случае работает как гидродвигатель, но без нагрузки на валу. Тогда объёмный расход через гидромашину можно определить по формуле:

— объёмный расход, — рабочий объём гидромашины (определяется по паспорту гидромашины), — частота вращения выходного вала гидромащины, которую можно измерить тахометром.

Заметим, что объёмная гидромашина пропускает через себя весь расход жидкости, что для объёмного гидропривода не представляет сложности ввиду малых расходов.

Рычажно-маятниковые расходомеры

Датчики расхода измеряющие перепад давления

Вентури-метры

Принцип действия расходометров этого типа основан на эффекте Вентури. Вентури-расходомер сужает поток жидкости в некотором устройстве, и датчики давления измеряют разницу давлений перед указанным устройством и непосредственно в месте сужения. Этот метод измерения расхода широко используется при транспортировке газов по трубопроводам, и использовался ещё во времена Римской империи.

Дисковая диафрагма

Диафрагма представляет собой диск со сквозным отверстием, вставленный в поток. Дисковая диафрагма сужает поток, и разница давлений, измеряемая перед и после диафрагмы, позволяет определить расход в потоке. Этот тип расходомера можно грубо считать одной из форм Вентури-метров, однако имеющую более высокие потери энергии. Существует три типа дисковых диафрагм: концентрические, эксцентриковые и сегментальные. [1] [2]

Трубка Пито

Расходомеры на основе трубки Пито измеряют динамическое давление в застойной зоне потока (англ.).

С помощью уравнения Бернулли, и зная динамическое давление, можно определить скорость потока, а значит, и объёмный расход (Q=SV, где S — площадь поперечного сечения потока, V — средняя скорость потока).

Оптические расходомеры

Оптические расходомеры используют свет для определения расхода.

Расходомеры на основе двух лазерных лучей

Маленькие частички, которые неизбежно содержатся в природных и промышленных газах, проходят через два лазерных луча, направленных на поток от источника. Свет лазера рассеивается, когда частичка проходит через первый лазерный луч. Рассеяный лазерный луч поступает на фотодетектор, который в результате генерирует электрический импульсный сигнал. Если та же самая частица пересекает второй лазерный луч, то рассеяный лазерный свет поступает на второй фотодетектор, который генерирует второй импульсный электрический сигнал. Измеряя интервал времени между двумя этими импульсами, можно вычислить скорость газа по формуле V = D / T, где D — расстояние между двумя лазерными лучами, Т — время между двумя импульсами. Зная скорость потока, можно определить расход (Q = VS, где S — площадь поперечного сечения потока).

Основанные на лазерах расходометры измеряют скорость частиц — параметр, который не зависит от теплопроводности, вида газа или его состава. Лазерная технология позволяет получать очень точные данные, причём даже в тех случаях, когда другие методы применять не удаётся или они дают большу́ю погрешность: при высоких температурах, малых расходах, высоких давлениях, высокой влажности, вибрациях трубопроводов и акустическом шуме.

Оптические расходометры способны измерять скорости потока от значений 0.1 м/с до более чем 100 м/с.

Ультразвуковые расходомеры

Ультразвуковые время-импульсные

Ультразвуковые фазового сдвига

Ультразвуковые доплеровские

Ультразвуковые корреляционные

Электромагнитные расходомеры

Кориолисовые расходомеры

Вихревые расходомеры

Тепловые

Расходомеры теплового пограничного слоя

Калориметрические расходомеры

Меточные

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Расходомер» в других словарях:

расходомер — расходомер … Орфографический словарь-справочник

Расходомер — средство диагностирования, состоящее из одного датчика, предназначенное для измерения расхода жидкости в трубопроводе. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РАСХОДОМЕР — прибор для определения расхода газа, жидкости или сыпучих материалов. Различают расходомеры индукционные (измеряют электродвижущую силу, наводимую в потоке вещества магнитным полем), тепловые (учитывают интенсивность теплообмена в потоке) и др … Большой Энциклопедический словарь

Расходомер — (a. flowmeter; н. Verbrauchsmesser, Durchfluβmesser; ф. debitmetre, compteur de debit; и. caudalometro, contador de flujo, fluimetro, fluidуmetro, flujуmetro) устройство для измерения расходов однофазных потоков жидкости (нефти, газа,… … Геологическая энциклопедия

расходомер — сущ., кол во синонимов: 7 • водомер (2) • дебитомер (3) • массорасходомер (1) … Словарь синонимов

расходомер — Прибор для измерения расхода газов, жидкостей и сыпучих материалов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики измерение расхода жидкости и газа EN consumption indicatordemand indicatorflow gageflow… … Справочник технического переводчика

Расходомер — – прибор для определения расхода газа, жидкости или сыпучих материалов. Различают расходомеры индукционные (измеряют электродвижущую силу, наводимую в потоке вещества магнитным полем), тепловые (учитывают интенсивность теплообмена в потоке) … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

расходомер — прибор для определения расхода газа, жидкости или сыпучих материалов. Различают расходомеры индукционные (измеряют электродвижущую силу, наводимую в потоке вещества магнитным полем), тепловые (учитывают интенсивность теплообмена в потоке),… … Энциклопедия техники

расходомер — прибор для определения расхода газа, жидкости или сыпучих материалов. Различают расходомеры индукционные (измеряют эдс, наводимую в потоке вещества магнитным полем), вертушечные (измеряют расход вещества по частоте вращения крыльчатки, приводимой … Энциклопедический словарь

расходомер — ↑ величина потока расходомер прибор для измерения величины потока. газомер. реометр. водомер. дождемер. амперметр … Идеографический словарь русского языка

Источник

Чем измерить объем жидкости прибор для измерения

Объём кусочков льда правильной формы можно оценить с помощью измерений обычной линейкой. Но как определить объём воды? И любой другой жидкости?

Для измерения объёма жидкостей существует прибор, называемый мензуркой или измерительным цилиндром. Рассмотрев рисунки, Вы сразу поймёте, в каком случае применяется то, или иное название.

Мензурка – стеклянный сосуд с делениями для измерения объёма жидкостей.

Мензурка – не только прибор из школьной или научной лаборатории. В быту мы пользуемся мерной кружкой для измерения объёмов и масс жидких и сыпучих продуктов. В каждой домашней аптечке необходимо наличие мензурок для дозирования жидких лекарственных форм.

Правила пользования мензуркой. Обратите внимание на правильное положение глаза при отсчете объема жидкости.

1. Мензурку располагают таким образом, чтобы поверхность жидкости в ней находилась на уровне глаз.

2. Поверхность жидкости в мензурке должна быть строго горизонтальной.

3. Вода у стенок сосуда немного приподнимается (краевой эффект объясняется явлением смачивания), в средней же части сосуда поверхность жидкости почти плоская. Глаз следует направить на деление, совпадающее с плоской частью поверхности.

Источник

Датчики расхода и счётчики количества вещества

Содержание

Расходомер – прибор, измеряющий объемный расход или массовый расход вещества, то есть количество вещества (объем, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство (счетчик) и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют счетчиком-расходомером. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора.

Расход вещества – это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м 3 /с (м 3 /ч и т. д.), а массовый – в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

Скоростной счётчик (рисунок 2.55) содержит крыльчатку или ротор, которые вращаются под действием протекающего потока жидкости или газа. Число оборотов будет пропорционально объёму вещества, прошедшему через счётчик.

Расходомеры переменного перепада давления

Расходомеры переменного перепада давления основаны на зависимости от расхода перепада давления, создаваемого устройством, которое установлено в трубопроводе, или же самим элементом последнего.

Измерение расхода напорными трубками (см. рисунок 2.56 а) основано на измерении динамического напора потока вещества. В минусовой трубке 1 имеется только статическое давление потока, а в плюсовой 2 к статическому напору добавляется динамический напор. По скорости движения при известном сечении S трубы определяется расход вещества как: vS, м3/с. Дифманометром ДМ измеряется динамический напор, но шкала может быть проградуирована в единицах расхода.

Более точными и, поэтому, чаще всего применяемыми на практике являются расходомеры на основе сужающих устройств типов диафрагмы (рисунок 2.56 б) и сопла (рисунок 2.56 в). На диафрагме поток сжимается и под действием сил инерции продолжает сжиматься на некотором расстоянии после диафрагмы. Движущей силой потока, определяющей скорость движения вещества через диафрагму, является перепад давлений. В самом узком сечении потока давление минимальное, а перед диафрагмой давление – максимальное. Перепад давления измеряется дифманометром.

На точность измерения расхода диафрагмами оказывают завихрения после диафрагмы. У сопел Вентури таких завихрений нет, поэтому их точность существенно выше.

Расходомеры постоянного перепада давления

Расходомеры постоянного перепада давления – ротаметры (рисунок 2.57 а) – предназначены для измерения расхода чистых жидкостей и газов. Они состоят из вертикальной конической трубы, выполненной из металла, стекла или пластика, в которой свободно перемещается вверх и вниз специальный поплавок. Поток движется по трубе в направлении снизу вверх, заставляя поплавок подниматься до уровня, на котором все действующие силы находятся в состоянии равновесия. На поплавок воздействуют три силы:

Каждая величина расхода соответствует определённому переменному сечению, зависящему от формы конуса измерительной трубы и конкретного положения поплавка. В случае стеклянных конусов, значение расхода может быть считано прямо со шкалы на уровне поплавка. В случае конусов, выполненных из металла, положение поплавка передаётся на дисплей при помощи системы магнитов. Не требуется никакого дополнительного источника питания. Различные диапазоны измерения достигаются за счёт многообразия размеров и форм конуса, а также возможности выбора различных форм и материалов изготовления поплавка.

Поплавковый расходомер постоянного перепада давления (см. рисунок 2.57 б) состоит из поплавка 1 и конического седла 2 расположенных в корпусе прибора. Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра.

В поршневом расходомере (рисунок 2.57 в) чувствительным элементом является поршень, перемещающийся внутри втулки 2.

Втулка имеет входное отверстие 5 и выходное отверстие 4, которое является диафрагмой переменного сечения. Поршень с помощью штока соединен с сердечником передающего преобразователя 3. Протекающая через расходомер жидкость поступает под поршень и поднимает его. При этом открывается в большей или меньшей степени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость, протекающая через диафрагму, одновременно заполняет также пространство над поршнем, что создает противодействующее усилие.

В основе электромагнитных расходомерах (рисунок 2.58) лежит закон электромагнитной индукции, известный как закон Фарадея. Когда проводящая жидкость, например вода, проходит через силовые линии магнитного поля, индуцируется электродвижущая сила. Она пропорциональна скорости движения проводника, а направление тока – перпендикулярно направлению движения проводника.

В электромагнитных расходомерах жидкость течет между полюсами магнита, создавая электродвижущую силу. Прибор измеряет напряжение между двумя электродами, рассчитывая тем самым объем проходящей через трубопровод жидкости. Это надежный и точный метод, потому что сам прибор не влияет на скорость течения жидкости, а за счет отсутствия движущихся частей оборудование долговечное.

При движении проводников в магнитном поле в них возникает электродвижущая сила Е, равная

где В – индукция магнитного поля внутри трубы; d – длина проводников, равная внутреннему диаметру трубы; v – скорость движения жидкости.

В ультразвуковом расходомере (см. рисунок 2.59) имеется два излучателя И₁ и И₂ и два приёмника П₁ и П₂ ультразвука. Время прохождения t₂ звуковой волной расстояния между И₂ и П₂ больше, чем время прохождения t₁ звуковой волной расстояния между И₁ и П₁, так как в первом случае волна звука распространяется навстречу потоку жидкости, а во втором – согласно с потоком.

По разности Δt=t₂ – t₁ определяется скорость v, а затем при известном сечении S трубы определяется расход Sv.

Тепловые расходомеры могут применяться при измерении небольших расходов практически любых сред при различных их параметрах. Кроме того, они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов. Принцип действия их основан на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества.

Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным схемам: калориметрические, основанные на нагреве или охлаждении потока посторонним источником энергии, создающим в потоке разность температур; теплового слоя, основанные на создании разности температур с двух сторон пограничного слоя; термоанемометрические, в которых используется зависимость между количеством теплоты, теряемой непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества.

Выбор принципиальной схемы измерения зависит от измеряемой среды, необходимой точности, типа используемых термочувствительных элементов и режима нагрева. Для упруго-вязких пластичных веществ, предпочтительным является измерение по схеме термоанемометра с постоянной температурой подогрева потока.

С помощью тепловых расходомеров может быть обеспечена точность измерения расхода вязких продуктов ±2_÷2,5 %.

Для измерения расхода газов используют калориметрические расходомеры, представленные на рисунке 2.61. В состав расходомера входят: 1,2 – термометры сопротивления, 3 – электрический нагреватель. Если пренебречь теплотой, отдаваемой потоком в окружающую среду, то уравнение теплового баланса имеет вид:

Существует два способа измерений расхода: измерение по мощности, потребляемой нагревателем и обеспечивающей постоянную разность температур Δt ; измерение по разности температур Δt при постоянной мощности нагревателя (разность температур измеряется термометрами сопротивления, выполненных в виде сетки, что позволяет измерять среднюю температуру по сечению трубопровода). Второй способ является более экономичным, т.к. контролируемая среда нагревается на 1–3 ºС, поэтому даже при больших расходах потребляемая мощность невелика.

Литература

Источник

ГЛАВА 1. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГОМЕЛЬСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧИЛИЩЕ № 152 ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КИП и А

в таблицах и схемах

Часть 2. Приборы для измерения количества, расхода, уровня, оптические приборы. Элементы автоматики

Учебное пособие по дисциплине

Специальная технология по контрольно-измерительным приборам и автоматике

Учебная специальность: 3–38 02 52 «Техническая эксплуатация контрольно-измерительных приборов и автоматики»

Составил преподаватель Афонько В.О.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В практической жизни человек постоянно имеет дело с измерениями. Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, открывая человеку действующие в природе закономерности. Математика, механика, физика стали именоваться точными науками потому, что благодаря измерениям, они получили возможность устанавливать точные количественные соотношения, выражающие объективные законы природы.

Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукции.

Задачей дисциплины «Специальная технология слесаря по КИП и А» является формирование у учащихся достаточных знаний в области основ метрологии, приборостроения, позволяющих использовать современные измерительные технологии и навыки в работе слесаря по контрольно-измерительным приборам и автоматике.

В пособии изложены основные понятия метрологии, приведены общепринятые классификации методов, средств и погрешностей измерений, рассмотрены общие принципы построения и классификация информационно-измерительных систем; представлены основные контактные и бесконтактные методы и средства для измерения температуры и давления; содержатся основные методы и средства измерения расхода и уровня; рассмотрены современные методы и средства для измерения параметров электрических цепей.

Пособие поделено на главы. Каждая глава охватывает материал одного из разделов типовой учебной программы по предмету «Специальная технология» по единичной квалификации 3-38 02 52-51 «Слесарь по контрольно–измерительным приборам и автоматике».

Внутри каждой главы приборы классифицированы по методам измерения, назначению и конструктивным особенностям.

Данное пособие поможет разобраться во всем многообразии измерительной техники, предназначенной для измерения, контроля и управления основными параметрами технологических процессов.

ГЛАВА 1. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Приборы, измеряющие количество вещества, называются счетчиками.Счетчики измеряют протекающий через них объем вещества за любой промежуток времени: сутки, месяц и т. д. Количество вещества при этом определяется как разность показаний счетчика.

Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через данное сечение канала в единицу времени. Объёмный расход Q определяется как произведение скорости потока на площадь отверстия истечения S, т.е.

(1)

Объёмный расход в системе СИ измеряется в м 3 /с (в произвольных условиях чаще используется единица м 3 /ч).

Массовый расход Q_M получают умножением объёмного расхода Q на плотность ρ жидкости, газа или пара. т.е.

(2)

За единицу измерения массового расхода принят кг/с (на практике чаще используется т/ч).

Приборы, измеряющие расход (т.е. количество вещества за единицу времени), называются расходомерами. Расходомеры позволяют измерять расход и количество вещества.

В зависимости от принятого метода измерения (т.е. принципа действия) все расходомеры подразделяются на:

· переменного перепада давления;

· постоянного перепада давления (расходомеры обтекания);

· вихревые и вихреакустические;

Тахометрические расходомеры, т.е. скоростные счетчики, служат для измерения количества жидкостей. Тахометрические расходомеры преобразуют скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента. О количестве жидкости, прошедшей через прибор, судят по числу оборотов обтекаемого элемента (лопастной вертушки, турбины, шарика, барабана и др.), расположенного на пути потока.

Скорость вращения обтекаемого элемента пропорциональна средней скорости потока жидкости. По форме вертушки скоростные счетчики разделяются на две группы: с винтовой вертушкой (аксиальные) и крыльчатые (тангенциальные).

Расходомеры переменного перепада давления преобразуют скоростной напор в перепад давления. Измерение расхода по этому методу основано на изменении потенциальной энергии (статического давления) вещества, протекающего через сужающее устройство в трубопроводе. Сужающим устройством называется техническое устройство, устанавливаемое в измерительном трубопроводе, со сквозным отверстием для создания перепада давления среды путем уменьшения площади сечения трубопровода (сужения потока). В измерительной технике в качестве сужающих устройств (первичных преобразователей) используют диафрагмы, сопла и трубы Вентури.

Расходомер переменного перепада давления (рисунке 1.1.) состоит из следующих основных частей: измерительных участков трубопровода 1 до и после сужающего устройства, сужающего устройства 2, импульсных линий 3, служащих для соединения с диффереинциальным манометром измерительных участков трубопровода, дифференциального манометра 4.

К расходомерам переменного перепада давления относят центробежныйрасходомер (рисунок 1.2), который представляет собой 360-градусное колено (т.е. полную окружность) трубопровода, в верхней части которого на внешней и внутренней (по радиусу кривизны) стенках снимают показания давления р₁ и р₂ соответственно. Принцип действия центробежных расходомеров основан на том, что при движении среды по криволинейному участку трубопровода появляются центробежные силы, создающие перепад давлений между точками с разными радиусами кривизны (где кривизна больше, там центробежная сила и давление жидкости на стенку больше).

Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада давления) преобразуют скоростной напор в перемещение обтекаемого тела. Расходомеры постоянного перепада давления бывают следующих конструктивных разновидностей: ротаметры, поршневые, гидродинамические и поплавковые расходомеры. Принцип действия всех указанных приборов основан на силовом взаимодействии потока и помещенного в него тела.

Принципиальная схема ротаметра показана на рисунке 1.3. Проходящий через ротаметр снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок вверх до тех пор, пока расширяющаяся кольцевая щель между телом поплавка и стенками конусной трубки не достигнет такой величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются, останавливая его на той или иной высоте, в зависимости от величины расхода. При неизменном расходе жидкости поплавок неподвижен.

Принцип действия поплавковых и поршневыхрасходомеров (рисунки 1.4. и 1.5.) аналогичен принципу действия ротаметров. В данном случае динамическое давление потока измеряемой среды воздействует на поплавок (или поршень), занимающий в зависимости от величины расхода определенное положение.

Принцип действия гидродинамических расходомеров (относят к расходомерам обтекания) основан на измерении лобового давления (р_п) движущейся среды, действующего на помещенное в поток тело.

На рисунке 1.6. показаны схемы различных типов гидродинамических расходомеров, отличающихся друг от друга формой тела, воспринимающего гидродинамическое усилие, и способом измерения этого усилия.

Для расходомеров с поворотным крылом (рисунок 1.6., а) и поворотным диском (рисунок 1.6., б) мерой расхода является поворот крыла или диска относительно оси вращения.

Расходомеры динамического давления состоящие из дифференциального манометра и напорной трубки, основаны на измерении скорости потока контролируемой среды (рисунок 1.7.).

Электромагнитные (индукционные) расходомеры, преобразующие скорость движущейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС, относятся к бесконтактным, т.е. в них отсутствует прямой контакт измеряемой среды с узлами прибора. Эти расходомеры подразделяются на приборы с электромагнитным преобразователем расхода и приборы с электромагнитным преобразователем скорости потока. Принципиальная схема электромагнитного расходомера показана на рисунке 1.8.

Работаультразвуковых расходомеровоснована на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой. Измерение расхода жидкости осуществляется путем косвенных измерений следующих величин:

· разности времен прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против него (времяимпульсный метод);

· разности фаз между ультразвуковыми колебаниями, распространяющимися по потоку и против него (фазовый метод);

· разности частот двух автогенераторов, в качестве элемента обратной связи которых используется контролируемая среда (частотный метод).

Инерциальные расходомеры (турбосиловые; кориолисовы; гироскопические) основаны на инерционном воздействии массы движущейся с линейным или угловым ускорением жидкости.

Основным элементом инерциального расходомера является сенсор, который состоит из одной или двух измерительных (сенсорных) трубок изогнутой формы, которые приварены к участку трубопровода с фланцами. По бокам трубок на входе и выходе установлены детекторы, определяющие положение трубок друг относительно друга.

Инерция жидкости создает силу Кориолиса, которая незначительно искривляет измерительную трубку. Степень искривления пропорциональна массовому расходу. Для определения степени искривления используются сенсоры.

Вихревые и вихреакустические расходомеры.Принцип действия этих расходомеров основан на эффекте Ван Кармана, согласно которому при обтекании неподвижного твердого тела потоком жидкости за телом образуется вихревая дорожка, состоящая из вихрей, поочередно срывающихся с противоположных сторон тела. Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока. Детектирование вихрей и определение частоты их образования позволяет определить скорость и объемный расход среды.

В зависимости от способа детектирования частоты вихрей различают вихревые и вихреакустические расходомеры. В вихревых расходомерах определение частоты вихреобразования производится при помощи двух пьезодатчиков, фиксирующих пульсации давления в зоне вихреобразования («съем сигнала по пульсациям давления»). В вихреакустических расходомерах в качестве тела обтекания применяется призма трапецеидального сечения, а детектирование вихрей производится с помощью ультразвуковых преобразователей. Вихреакустические расходомеры применяются в чистых жидкостях с низкой вязкостью без завихрений, которые движутся со средней или высокой скоростью.

Оптические (лазерные) расходомеры относятся к бесконтактным приборам расхода. В настоящее время распространение получили две конструктивные разновидности оптических (лазерных) расходомеров, отличающиеся лежащими в их основе физическими явлениями: расходомеры, основанные на эффекте рассеяния света движущимися частицами (допплеровские расходомеры), и расходомеры, основанные на эффекте Физо-Френеля увлечения света движущейся средой.

В оптическом расходомере, реализующем первый эффект, излучение лазера, рассеянное движущимися в потоке естественными или искусственно введенными частицами, приобретает частотный сдвиг, пропорциональный осредненной скорости частиц.

Расходомер, реализующий эффект Физо-Френеля, генерирует две встречные волны, бегущие по замкнутым оптическим путям. Поток жидкости или газа, движущийся по трубопроводу с прозрачными окнами, создает различные по знаку приращения оптических путей встречных волн. Вследствие этого различны и частоты встречных волн. Часть энергии встречных лучей направляется на фотодетектор, в цепи которого появляется фототок разностной частоты биений, пропорциональной скорости потока, усредненной по пути луча.

Тепловые расходомеры основаны на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела. Существуют два способа измерения массового расхода жидкостей и газов:

· по значению мощности, потребляемой нагревателем и обеспечивающей постоянную разность температур ∆Т;

· по разности температур ∆Т при неизменной мощности, подводимой к нагревателю.

В первом случаерасходомеры работают как регуляторы температуры нагрева потока, у которых измерительным и регулирующим элементом является уравновешенный мост с термометрами сопротивления до и после нагревателя. При изменении разности температур мост выходит из равновесия и включает устройство, которое изменяет регулировочное сопротивление до тех пор, пока не восстановится заданная степень нагрева. Массовый расход при этом определяют по показаниям ваттметра, включенного в цепь нагревателя.

Датчики калориметрических расходомеров второго типа состоят из двух последовательно соединенных термометров сопротивления, устанавливаемых до и после нагревателя. Последовательное соединение термометров обеспечивает равенство токов в их цепях, что позволяет градуировать их непосредственно по разности температур. Кроме термометров сопротивления используют также термисторы и термопары.

Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнитными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на измерении скорости или состоянии «метки» при ее прохождении между двумя фиксированными сечениями потока. Расходомеры, основанные на этом методе измерений, состоят из устройства, периодически создающего ту или иную «метку» потока; устройства, фиксирующего момент прохождения «метки», и прибора, измеряющего продолжительность перемещения «метки» на фиксированное расстояние.

Ядерно-магнитные расходомеры (ЯМР-расходомеры). Принцип работы ЯМР-расходомеров основан на зависимости амплитуды сигнала ядерного резонанса А от скорости течения жидкости v.

На рисунке 1.9. показаны пределы измерения различных расходомеров.

Рисунок 1.9. Диапазоны измерения расходомеров

Наибольшее распространение получили расходомеры пяти групп (переменного и постоянного давления, тахометрические, электромагнитные и ультразвуковые). Расходомеры остальных групп используются пока для решения специальных измерительных задач. В таблице 1.1 приведен перечень систем гидродинамического измерения потоков жидкостей и их характеристики.

Таблица 1.1. Системы гидродинамического измерения потоков

В схеме 1.1. приведена классификация средств измерения расхода и количества.

Схема 1.1. Классификация средств измерения расхода и количества вещества

Источник