Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями. Наиболее распространенным и изученным в практике измерений является способ измерения расхода жидкостей, газов и пара в трубопроводах по перепаду давления в сужающем устройстве. Сужающее устройство устанавливается в трубопроводе и создает в нем местное сопротивление, выполняя функции первичного преобразователя. При протекании вещества через него повышается скорость в суженном сечении по сравнению со скоростью потока до сужения. Увеличение скорости, а, следовательно, и кинетической энергии, вызывает уменьшение потенциальной энергии потока в суженном сечении. При этом статическое давление в суженном сечении будет меньше, чем в сечении до сужающего устройства.
Характер потока и распределение статического давления при установке в трубопроводе диафрагмы (а), сопла (б) и сопла Вентури (в) показаны на
При протекании жидкости через сужающее устройство создается перепад давлений
Δ
p
=
p1−p2
(см. рис.1),
зависящий от скорости потока и от расхода жидкости. Перепад Δ
p
является мерой расхода вещества, протекающего по трубопроводу.
В качестве сужающих устройств для измерения расхода жидкостей, газов и пара широко применяют стандартные диафрагмы, сопла и сопла Вентури (см. рис. 1-в). В особых случаях измерения расхода используют не нормализованные типы сужающих устройств. Диафрагма представляет собой тонкий диск с отверстием круглого сечения с острой кромкой, центр которого лежит на оси трубы. Сужение потока начинается до диафрагмы, и на некотором расстоянии за диафрагмой поток достигает минимального сечения, расширяясь далее до полного сечения трубопровода. Давление за диафрагмой полностью не восстанавливается. За ней в углах сопряжения диафрагмы со стенкой трубы образуется зона, в которой вследствие разности давлений возникает обратное вихревое движение жидкости – вторичный поток.
Рис.1. а) диафрагма
Рис.1. б) сопло
Рис.1. в) сопло Вентури.
Вследствие вязкости жидкости струйки основного и вторичного потоков, двигаясь в противоположных направлениях, свертываются в виде вихрей, на что затрачивается часть энергии. Следовательно, имеет место и значительная потеря давления. Изменение направления струек перед диафрагмой и сжатие струи после диафрагмы имеют незначительное влияние.
Принцип измерения расхода вещества по перепаду давления, создаваемому сужающим устройством, и основные уравнения одинаковы для всех типов сужающих устройств, различны лишь некоторые опытные коэффициенты в этих уравнениях.
Советуем почитать:
Микроконтроллеры для начинающих. И не только Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции пр ...
Передатчик импульсный СВЧ диапазона Управление полетом современных летательных аппаратов (ЛА) - технически сложный процесс, который требует большого количества стабильной и достоверной информации о параметрах полета, режим ...
Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления временными параметрами Современная микроэлектроника привела к революционным преобразованиям практически во всех отраслях техники, не говоря уже о радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуре. Повыше ...