Измерение количества и расхода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Измерение количества и расхода

Основные понятия, единицы

Количество выражают в единицах объема или массы. Основной единицей объема принят кубический метр (м³), основной единицей массы - килограмм (кг).

Количество жидкости с равной степенью точности можно измерять объемным и массовым методами, так как плотность жидкости при определенной температуре является величиной постоянной для данной жидкости. При переходе от объемных единиц к массовым необходимо учитывать температуру измеряемой жидкости, так как плотность жидкости зависит от температуры.

Зависимость плолтности жидкости от температуры приближенно выражается формулой

_t = ₂₀ / [1 - (20 - t)],

где ₂₀ - плотность жидкости при температуре 20⁰С; - температурный коэффициент объемного расширения жидкости, 1/⁰С; t - температура жидкости, ⁰С.

количество газа измеряют исключительно объемным методом. Для получения сравнимых результатов измерений необходимо объем газа привести к следующим нормальным условиям: температура 20⁰С (293,15 К), давление 101 325 Па (760 мм рт. ст.), относительная влажность =0. Для пересчета объема сухого газа к объему V_н в указанных условиях используют формулу

,

где р - абсолютное давление газа в рабочем состоянии; р_н - давление газа при нормальных условиях; Т - абсолютная температура газа в рабочем состоянии, К; Т_н = 293,15 К - абсолютная температура, соответствующая состоянию газа при нормальных условиях; К - коэффициент, учитывающий отклонение реального газа от идеального, т.е. коэффициент сжимаемости газа (при давлении меньше 0,49 МПа и температуре ниже 50⁰С коэффициент К практически равен единице для всех газов).

При переходе от объемных единиц к массовым необходимо привести к нормальным условиям плотность газа. Плотность сухого газа при нормальных условиях

_н = _рр_нТК/(рТ_н),

где _р - плотность сухого газа в рабочем состоянии при данных значениях р и Т.

Коэффициент сжимаемости К равен отношению плотности _н, подсчитанной по законам идеального газа, к действительной плотности газа в рабочем состоянии при данных р и Т. Значения коэффициента К для наиболее употребительных газов можно определить по экспериментальным графикам.

На плотность газа заметно влияет влагосодержание. Плотность влажного газа в рабочем состоянии определяют по формуле

_вг = _сг + _вп = _сг + _нп,

Где

;

_вг - плотность влажного газа при давлении р и температуре Т;

_сг - плотность сухого газа во влажном газе при давлении р и температуре Т и нормальном давлении сухoro газа, равном р - _нп; _вп - плотность пара в газе при его парциальном давлении, равном _нп, -- относительная влажность, т. е. отношение массы водяного пара в 1 м³ влажного газа к максимально возможной его массе при тех же температуре и давлении; _нп -- плотность насыщенного водяного пара при температуре t; р_вп -- давление насыщенного водяного пара при температуре t.

Для твердых сыпучих тел пользуются понятием насыпной или объемной массы. Насыпная масса твердого сыпучего материала не имеет для данного вещества постоянного значения: она зависит от гранулометрического состава сыпучего материала, т. е. от размеров частиц и количественного содержания частиц различных размеров в общей массе сыпучего материала. В связи с этим для получения более точных результатов количество сыпучего материала определяют взвешиванием.

Приборы, измеряющие количество вещества, называют счетчиками. Счетчики измеряют протекающий через них объем вещества за любой промежуток времени: сутки, месяц и т.п.

Массовый расход измеряют в килограммах на секунду, а объемный - кубических метрах на секунду. Приборы измеряющие расход, называются расходомерами.

Наиболее распространены расходомеры:

переменного перепада давлений, основанные на зависимости от расхода перепада давлений в сужающем устройстве вследствие частичного перехода потенциальной энергии потока в кинетическую;

скоростного напора для измерения расхода по динамическому напору потока с помощью пневмометрических трубок;

переменного уровня, основанные на зависимости от расхода высоты уровня жидкости в сосуде при свободном истечении ее через отверстие в дне или боковой стенке сосуда;

постоянного перепада давлений, основанные на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела (поплавка), изменяющего при этом площадь сечения проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давлений по обе стороны поплавка остается постоянным;

бесконтактные.

Измерители количества жидкости и газа

Счетчики для измерения количества жидкости по принципу действия делятся на объемные, весовые и скоростные. Преимущественно применяют объемные и скоростные счетчики. Для измерения количества газа используют объемный метод.

Объемные счетчики для жидкостей

Принцип действия объемных счетчиков основан на измерении объема жидкости, вытесняемой из измерительной камеры под действием разности давлений, и суммировании результатов этих измерений. 0бъемные счетчики в основном предназначены для измерения количества чистых жидкостей без механических примесей (бензина, масел, конденсата и т.п.). Основное преимущество объемных счетчиков - малая погрешность и сравнительно широкий диапазон измерений.

В основном применяют счетчики с овальными зубчатыми колесами. Проходя через счетчик, поток жидкости теряет часть своей энергии на вращение овальных колес. В зависимости от расположения колес относительно входа потока жидкости каждое из них является поочередно то ведущим, то ведомым. При вращении овальных колес периодически отсекается определенный объем жидкости, ограниченный овалом колеса и стенкой измерительной камеры. 3а один оборот колес отсекается четыре определенных объема жидкости, которые в сумме равны свободному объему измерительной камеры счетчика.

Счетчики с овальными колесами выпускаются для различным диаметров трубопроводов при рабочем давлении до 1,57 МПа. Потеря напора от установки счетчика составляет примерно 0,02 МПа. Погрешность показаний этих приборов 0,5%.

Скоростные счетчики для жидкостей

Скоростные счетчики для измерения количества жидкостей работают по принципу измерения средней скорости движущегося потока. Объемный расход Q жидкости связан со средней скоростью движущегося потока соотношением

Q = _срS (1),

где _ср - средняя скорость движения вещества, м/с; S - площадь поперечного сечения потока, м².

Количество жидкости, прошедшей через прибор, пропорционально частоте вращения лопастной турбинки, расположенной на пути потока. Считают, что частота вращения турбинки пропорциональна средней скорости потока: n = c_ср. Учитывая уравнение (1), получим

n = cQ/S,

где n -- частота вращения турбинки; с -- коэффициент пропорциональности, характеризующий механические и гидравлические свойства прибора.

Отсюда следует, что частота вращения турбинки также пропорциональна расходу, жидкости. Однако при малых. расходах эта зависимость не соблюдается из-за утечки жидкости через зазоры между лопастями турбинки и корпусом счетчика, а также из-за трения в опорах подвижной системы. Для уменьшения силы трения турбинку и ее ось изготовляют из легких материалов. Частота вращения турбинки счетчика заметно зависит от характера протекающего потока. Для успокоения потока перед турбинкой со стороны входа жидкости устанавливают струевыпрямитель; участки трубопровода до счетчика и после него делают прямыми.

По форме турбинки скоростные счетчики разделяются на две группы: с винтовой и крыльчатой турбинкой.

Винтовые турбинки располагают параллельно измеряемому потоку, крыльчатые - перпендикулярно ему.

Для каждого счетчика существует определенный минимальный расход, ниже котoporo точность измерения становится весьма низкой. Точная работа счетчика возможна в том случае, когда распределение скоростей но сечению потока соответствует градировочному распределению. Наличие местных сопротивлений (вентилей, колен, задвижек) вблизи прибора вызывает появление дополнительных погрешностей, поэтому при остановке прибора необходимо предусматривать перед ним прямой участок трубопровода длиной (8 - 10) D, а после него - длиной не менее 5D (где D -- внутренний диаметр трубопровода).

Скоростные счетчики рассчитаны на рабочее давление жидкости до 0,98 МПа и температуру до 40⁰С. Погрешность счетчиков в зависимости от расхода 2-5%.

Счетчики количества газов

Из счетчиков для газов наиболее распространены ротационные счетчики. Они предназначены для больших количеств газа. Счетчик состоит из кожуха 2, внутри которого вращаются на параллельных горизонтальных валах роторы 1. Валы роторов связаны зубчатыми колесами, находящимися вне кожуха. От одного из валов вращение передается счетному механизму. Шарико- или роликоподшипники валов, а также зубчатые колеса находятся в масляных ваннах и заключены в картеры. Тонкий валик, соединяющий вал ротора со счетным механизмом, проходит через сальник в стенке картера. Зазор между роторами и кожухом очень мал (порядка 0,12 мм).

Расходомеры переменного перепада давлений

Основы теории

Наиболее распространенным методом измерения расхода жидкости, пара и газа является метод переменного перепада давлений. Измерение расхода по этому методу основано на изменении потенциальной энергии (статического давления) вещества, протекающего через местное сужение в трубопроводе. В измерительной технике в качестве сужающих устройств (первичных преобразователей) используют диафрагмы, сопла и сопла Вентури.

Диафрагма представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы отверстие в диске было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода.

Сужение потока начинается до диафрагмы; затем на некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции поток сужается до минимального сечения (диаметр d₂), а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей за диафрагмой больше, чем перед ней.

Давление потока около стенки трубопровода несколько возрастает из-за подпора перед диафрагмой и снижается до минимума за диафрагмой в наиболее узком сечении потока. Далее по мере расширения струи давление потока около стенки снова повышается, но не достигает прежнего значения. Потеря части давления p_п определяется главным образом потерей энергии на трение и завихрения.

Изменение давления потока по оси трубопровода практически совпадает с изменением давления около его стенки, за исключением участка перед диафрагмой и непосредственно в ней, где давление потока по оси трубы снижается (штриховая линия). Разность давлений р₁ - р₂ является перепадом, зависящим от расхода протекающей через трубопровод среды.

Еще меньше потери давления р_п в сопле Вентури, профиль которого близок к сечению потока, проходящего через сужение. Из трех типов сужающих устройств наиболее часто применяют диафрагму.

Теория и основные уравнения метода переменного перепада давлений одинаковы для сужающих устройств всех видов; различаются лишь некоторые коэффициенты в уравнениях, определяемые опытным путем.

Выделим в трубопроводе два сечения: / -- сечение, в котором еще нет влияния сужающего устройства на характер потока в трубопроводе: II -- в месте наибольшего сжатия струи на некотором расстоянии за диафрагмой. Обозначим: s₁, s₀, s₂ -- площади поперечного сечения соответственно трубопровода, отверстия диафрагмы и наиболее суженного места струи, м²; p₁, p_о, р₂ -- абсолютные давления жидкости в соответствующих сечениях потока, Па; ₁, ₀, ₂-- средние скорости в указанных сечениях потока, м/с.

Отношение s₀/s₁ = m и называется относительной площадью сужающего устройства (модуль сужающего устройства), а отношение s₂/s₀ = - коэффициентом сужения струи.

Коэффициент расхода учитывает неравномерное распределение скоростей по сечению потока, обусловленное вязкостью жидкости и трением о стенки трубопровода, измерение давления не в центре потока, а у стенок трубопровода и введение в уравнение расхода сечения s₀ вместо неопределенного наименьшего сечения струи s₂. Коэффициент расхода для сужающих устройств различных типов определяют опытным путем.

Уравнения расхода для газов и паров в объемных (м³/с) массовых (кг/с) единицах имеют вид соответственно

;

,

где - поправочный множитель на расширение измеряемой среды, называемый коэффициентом расширения; ₁ - плотность среды перед входом потока в отверстие диафрагмы.

Уравнения действительны только при условии, что скорость потока в сужающем устройстве меньше критической скорости, т.е. меньше скорости звука в данной среде.

При расчетах, связанных с измерением расхода сужающими устройствами, обычно приходиться решать две задачи.

Известны диаметр трубопровода D, диаметр отверстия сужающего устройства d и перепад давления. Требуется определить расход протекающего вещества, параметры которого также известны. Таким образом, часть величин, входящих в расчетные формулы, задана, а остальные легко определить по соответствующим таблицам и графикам. В этом случае расход рассчитывают по основным формулам.

Заданы максимальный и минимальный ожидаемые расходы, параметры контролируемой среды, действительный внутренний диаметр трубопровода и его материал, длина прямого участка трубопровода и вид местных сопротивлений до и после сужающего устройства. Требуется определить диаметр сужающего устройства.

Обычно приходиться решать именно вторую более трудную задачу. Затруднения объясняются тем, что в формулы расхода, кроме диаметра d, входит коэффициент расхода , значение которого является функцией исходного диаметра отверстия сужающего устройства. Зависимость между d и задают графически.

Измерение расхода влажных газов и загрязненных жидкостей

Для измерения расхода в указанных случаях (возможны осадки и отложения на горизонтальных и наклонных трубопроводах и обычные сужающие устройства могут быстро засорятся) применяют сегментные диафрагмы.

Сегментная диафрагма представляет собой кольцо 1, в которое вварен диск 2 с вырезанным в его нижней части сегментом размером а. Кольцо зажато между фланцами 3 трубопровода диаметром D. При расположении отверстия внизу диафрагмы примеси и конденсат, содержащиеся в потоке, беспрепятственно проходят по тубопроводу и образования осадков и отложений перед диафрагмой не происходит. Требования к остроте и степени шероховатости поверхности входной кромки, выбор толщины сегментов диагфрагмы и диаметра отверстий для измерения давления те же что и для стандартных диафрагм. Давление до и после диафрагмы замеряют в верхней части трубопровода. При измерении расхода жидкостей, содержащих газ, диск устанавливают сегментом вверх при этом давление замеряют в нижней части трубопровода.

Сегментную диафрагму рассчитывают по общим формулам расхода, преобразованным в соответствии с геометрической формой диафрагмы. Отношение m = s/s₁, где s - площадь живого сечения отверстия истечения; s₁ - площадь сечения трубопровода.

Расходомеры динамического давления

Измерение расхода основано на зависимости динамического давления (напора) от скорости потока контролируемой среды.

Согласно уравнению Бернулли разность между полным и статическим давлением р_п - р_с = ²/2, откуда скорость, м'с,

(1),

где р_п, р_с и р -- полное, статическое и динамическое давление, Па; и р -- скорость (м/с) и плотность (кг м³) контролируемой среды.

Динамический напор, а следовательно. и скорость измеряют скоростными трубками в комплекте с дифференциальным манометром. По приведенной схеме левой трубкой измеряют статическое давление, а правой (изогнутой под углом) -- полное давление. Дифференциальный манометр, соединяющий обе трубки, показывает разность между полным и статическим давлением, т. е. динамическое давление. Если при этом разность уровней рабочей жидкости в дифманометре равна h, то динамическое давление

р = р_п - р_с = hg (₁ - ) (2),

где ₁ -- плотность рабочей жидкости в дифманометре, кг/м³; g -- ускорение свободного падения, м/с².

Подставляя значение р из формулы (2) в формулу (1), получим

(3).

Рассмотренный способ измерения одинарной напорной трубкой впервые применен в 1732 г. Пито для измерения скорости воды.

Наружный диаметр напорной трубки должен быть небольшим чтобы не вызывать заметного сужения потока в месте установки трубки. Обычно наружный диаметр напорной трубки не превышает ¹/₁₀ внутреннего диаметра трубопровода. Измеряемое динамическое давление обычно небольшое, поэтому при малых скоростях потоков применяют микроманометры с наклонной трубкой или чашечные.

Напорными трубками полное и статическое давление измеряют с некоторой погрешностью, зависящей от конструкции напорной трубки. Это объясняется тем, что практически нельзя совместить в одной точке входные отверстия левой и правой трубок. Кроме того, эти отверстия не идентичны для всех напорных трубок, поэтому в формулу (3) вводят поправочный коэффициент , учитывающий конструктивные особенности и неточности изготовления трубок. Коэффициент для трубок различных конструкций определяют опытным путем.

В общем виде формула для определения скорости имеет вид

.

Для тщательно выполненных трубок при Re > 700 коэффициент близок к единице, при Re < 700 коэффициент уменьшается и может значительно отличаться от единицы.

Расходомеры постоянного перепада давлений

К приборам постоянного перепада давлений относятся ротаметры, поплавковые и поршневые расходомеры. Наибольшее применение имеют ротаметры, шкалы которых практически равномерны. Их можно использовать для измерения малых расходов; потери давления в них незначительны и не зависят от расхода. Ротаметры и поплавковые расходомеры имеют большой диапазон измерения (Q_max/Q_min = 10 : 1).

Проходящий через ротаметр снизу поток жидкости или газа поднимает поплавок 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. При равновесии сил поплавок устанавливается на некоторой высоте, зависящей от расхода.

На поплавок ротаметра сверху вниз действуют две силы: сила тяжести G_п и сила от давления потока на верхнюю плоскость поплавка. Сила тяжести G_п = V_пg, где V -- объем поплавка; _п - плотность материала поплавка; g -- ускорение свободного падения. Сила от давления потока на верхнюю плоскость поплавка равна p₂'s, где p₂' -- среднее давление потока на единицу площади верхней поверхности поплавка; s - площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

Снизу вверх на поплавок действуют также две силы: сила от давления потока на нижнюю плоскость поплавка p₁'s и сила трения потоков о поплавок k(_к)ⁿs_б, где k - коэффициент сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса и степени шероховатости поверхности; _к -- средняя скорость потока в кольцевом канале, охватывающем боковую поверхность поплавка; s_б -- площадь боковой поверхности поплавка; n -- показатель, зависящий от скорости.

Поплавок уравновешен в случае, если соблюдается равенство

V_пg + p₂'s = p₁'s + k(_к)ⁿs_б

Или

(1).

Если допустить, что _к при всех расходах -- величина постоянная (с увеличением расхода увеличивается площадь кольцевого канала), то правая часть уравнения (1) будет постоянной, так как остальные величины для данного прибора неизменны. Следовательно, разность давлений на поплавок p₁' - p₂' = const т. е. ротаметр является прибором постоянного перепада давления.

Уравнение расхода можно представить в следующем виде

(2),

где ₁ - коэффициент; s_к - площадь кольцевого отверстия, образованного конусной трубкой и верхней частью поплавка; s - площадь нижней плоскости поплавка.

Так как величины под корнем в уравнении (2) практически постоянны, то их можно заменить коэффициентом k. Тогда Q = ₁s_кk. Эта зависимость линейна, поэтому шкала ротаметра равномерная.

Коэффициент расхода ₁ для ротаметров зависит от большого числа величин, которые, как правило, не поддаются аналитическому определению, поэтому ротаметры градуируют экспериментально.

Расходомеры переменного уровня

Расходомеры переменного уровня основаны на зависимости уровня от расхода жидкости, поступающей в сосуд. Эти приборы применяют для измерения расхода особенно химически активных жидкостей, а также пульсирующих потоков и жидкостей, смешанных с газом. Обычно расход жидкости измеряется расходомерами переменного уровня при атмосферном давлении, что в значительной степени ограничивает их применение.

Расходомер переменного уровня включает в себя приемную емкость (сосуд) с отверстием истечения той или иной формы и измеритель уровня жидкости. В качестве измерителей уровня можно применять любые стандартные приборы. Приемными емкостями служат цилиндрические или прямоугольные сосуды с круглым (диафрагма) или щелевым отверстием истечения. Диафрагма может быть расположена как в дне сосуда, так и в боковой стенке, причем уровень жидкости в сосуде должен быть выше отверстия истечения. Щелевые отверстия располагают только в боковой стенке приемного сосуда; в этом случае уровень жидкости в сосуде должен быть не выше верхнего края щелевого отверстия.

Расходомеры с круглым отверстием истечения

Расходомер переменного уровня с нормальной диафрагмой, установленной в дне цилиндрического сосуда, состоит из цилиндрического сосуда 4 с подводящим жидкость патрубком 2. Внутри сосуда установлены сетчатые перегородки 3, которые выполняют роль фильтра, предотвращающего засорение диафрагмы, а также успокоителя потока жидкости. В дне сосуда 4 установлена нормальная диафрагма 5, через которую жидкость может свободно вытекать в отводящий трубопровод. По уровнемерному стеклу 1 определяют уровень жидкости в сосуде (можно применять и другие уровнемерные устройства). Заменив диафрагму, можно менять пределы измерения (в широком диапазоне).

Уравнение расхода имеет вид

,

где Q -- в м³/с; -- коэффициент расхода диафрагмы; s₀ -- площадь сечения отверстия диафрагмы, м²; Н -- высота столба жидкости над отверстием диафрагмы, м.

Из уравнения следует, что объемный расход жидкости определяется высотой уровня жидкости Н, а изменение плотности жидкости не влияет на показания прибора.

Бесконтактные расходомеры

Рассмотренные методы и приборы для измерения расхода жидкостей, паров и газов обладают рядом существенных недостатков, из которых основным является наличие контакта чувствительного элемента с контролируемой средой и обусловленная этим потеря давления потока измеряемой среды. Существующие приборы для измерения расхода часто также недостаточно точны, не удовлетворяют повышающимся требованиям к стабильности показаний, надежности в работе и простоте обслуживания.

Специфические особенности процессов химической технологии определяют необходимость применения вспомогательной аппаратуры для защиты приборов от коррозии, отделения их от взрывоопасных и токсичных сред. Применение разделительных сосудов, продувка нейтральным газом, изготовление сужающих устройств из специальных материалов и применение других специальных защитных устройств -- все это в значительной степени снижает точность и надежность работы приборов.

В последнее время создан ряд бесконтактных методов и приборов для измерения расхода.

Электромагнитные расходомеры

Принцип действия электромагнитных расходомеров (ЭМР) основан на измерении ЭДС, индуктируемой в потоке электропроводной жидкости (кислоты, щелочи, соли) под действием внешнего магнитного поля.

Принципиальная схема электромагнитного расходомера приведена на рисунке. Трубопровод 1 из немагнитного материала {фторопласта, эбонита и др.) с перемещающейся в нем жидкостью расположен между полюсами 2 и 3 магнита перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля. В стенки трубопровода диаметрально противоположно (заподлицо с внутренней поверхностью трубы) заделаны измерительные электроды. Под действием магнитного поля ионы, находящиеся в жидкости, перемещаются и отдают свои заряды измерительным электродам, создавая в них ЭДС Е, пропорциональную скорости течения жидкости. К электродам подключен измерительный прибор 4, шкала которого отградуирована в единицах расхода.

Величина ЭДС в случае постоянного магнитного поля определяется основным уравнением электромагнитной индукции

Е = Bd_ср,

где В -- магнитная индукция в зазоре между полюсами магнита; d -- внутренний диаметр трубопровода (длина проводника); _ср -- средняя скорость потока жидкости.

Выразив скорость через объемный расход Q, получим (для трубопровода круглого сечения) Е == 4BQ/(d). Из этой формулы следует, что при однородном магнитном поле ЭДС прямо пропорциональна объемному расходу.

В настоящее время электромагнитные расходомеры применяют лишь для жидкостей с электрической проводимостью не ниже10^-3 - 10^-5 См/м.

Существенные и основные недостатки электромагнитных расходомеров с постоянным магнитным полем: возникновение на электродах гальванической ЭДС и ЭДС поляризации.

Ультразвуковые расходомеры

Ультразвуковой (частота более 20 кГц) метод измерения расхода основан на явлении смещения звукового колебания движущейся жидкой средой.

Для измерения расхода в основном используют два метода. Один метод основан на измерении разности фазовых сдвигов двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него. Приборы измерения этим методом называются частотными расходомерами.

Фазовые расходомеры. Если колебания распространяются в направлении скорости потока, то они проходят расстояние L за время

(1),

где a - скорость звука в данной среде; - скорость потока.

При распространении колебания против скорости потока время

(2).

Отношение /a весьма мало по сравнению с единицей (для жидкостей a 1000… 1500 м/с; 3… 4 м/с), поэтому с большой степенью точности можно принять

(3);

(4).

В фазовых расходомерах фиксируется разность времени = ₂ - ₁. Из уравнений (3) и (4)

= ₂ - ₁ = 2L/a².

На поверхности трубопровода расположены два пьезоэлектрических элемента 1 и 2. В качестве пьезоэлектрических элементов используют пластины титаната бария, обладающие наиболее высоким пьезомодулем по сравнению с другими пьезоэлектриками. Пьезоэлемент 1 механическим переключателем 3 подключен к генератору высокочастотных синусоидальных электрических колебаний. Пьезоэлемент преобразует электрические колебания в ультразвуковые, которые направляются в контролируемую среду через стенки трубопровода. Пьезоэлемент 2 воспринимает ультразвуковые колебания, прошедшие в жидкости расстояние L, и преобразует их в выходные электрические колебания.

Частотно-пакетные расходомеры

Принцип действия этих расходомеров основан на измерении частот импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, направляемых одновременно по потоку жидкости и против него.

Для конкретной конструкции f = f₁ - f₂ = k. Разность f регистрируется прибором.

Разность частот прямо пропорциональна скорости и не зависит от скорости распространения звука в среде. Это является преимуществом частотного метода, так как исключается воздействие физических параметров среды (плотность, температура) на показания прибора. Диапазон измерения расхода приборами данного типа теоретически неограничен. Погрешность ультразвуковых расходомером примерно 2%.

Калориметрические расходомеры

счетчик расходомер количество жидкость

Принцип действия калориметрических расходомеров основан на нагреве потока жидкости или газа посторонним источником энергии, создающим в потоке разность температур, зависящую от скорости потока и расхода теплоты в нагревателе.

Калориметрические расходомеры разделяются на две группы. В одной из них расход определяют по мощности, потребляемой нагревателем и обеспечивающей постоянную разность температур t. В приборах другой группы расход определяют по разности температур t при постоянной мощности, подводимой к нагревателю. Разность температур t обычно измеряют с помощью термоэлектрических термометров или термометров сопротивления. Контролируемая среда обычно нагревается на 1-3⁰С.

Преимущественно применяют расходомеры второй группы. В корпус расходомера вмонтированы два термометра сопротивления 1 и 2, включенных последовательно. Такая схема включения обкспечивает равенство сил тока в термометрах, что позволяет градуировать их непосредственно по разности температур до и после нагревателя 3. Термометры сопротивления включают в плечи моста, два плеча которого составляют резисторы постоянного сопротивления R1 и R2.

Размещено на Allbest.ru