Расходомеры

Виды расходомеров. Расходомеры переменного перепада давления

Основными видами расходомеров, использующихся в различных автоматизированных системах являются:

1. Расходомеры переменного перепада давления.
2. Расходомеры постоянного перепада давления - ротаметры, которые делятся на стеклянные ротаметры, ротаметры с дистанционной передачей показаний.
3. Электромагнитные расходомеры.

Принцип действия расходомеров постоянного перепада давлений основан на изменении потенциальной энергии вещества, которое протекает через местное сужение в трубопроводе. Устройством измеряется перепад давлений, создающиеся сужающим устройством, которое устанавливается в трубопроводе на пути потока измеряемого вещества. Перепад давления тем больше, чем больше скорость протекающего вещества, а следовательно, и его расход. Зависимость расхода вещества и перепада давления выражается следующим образом:

$Q = a * e * F0 * √ (2/p) * Р$

где, а - коэффициент расхода, который зависит от геометрической формы сужающего устройства, а также физических свойств измеряемой среды; е - поправочный коэффициент, который учитывает влияние сжимаемости измеряемой среды при прохождении потока через сужающее устройство; F0 - площадь проходного сечения сужающего устройства; р - плотность измеряемой среды; Р - перепад давления.

Ротаметры и электромагнитные расходомеры

Действие расходомеров постоянного перепада давления основано на уравновешивании массы подвижного поплавка силой, которая появляется в результате перепада давления на проходном отверстии прибора, при этом площадь проходного отверстия изменяется в зависимости от расхода, а перепад давления остается постоянным. Пример схемы ротаметра изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Ротаметр. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - поршень или поплавок; 2 - каноническая вертикальная трубка.

Измерительная часть прибора представляет собой каноническую измерительную трубку, куда помещается поплавок или поршень. Проходящий через эту трубку поток измеряемого вещества поднимает поплавок. Когда щель между стенками трубки и поплавком достигает такого размера, при котором силы, действующие на поплавок, уравновесятся, поплавок установится на определенной высоте, которая соответствует величине расхода. На поплавок, который погружен в поток, действует выталкивающая сила, рассчитываемая следующим образом:

$F1 = Vп *(уп - уж)$

где Vп - объем поплавка; уп, уж - удельный вес материала поплавка и измеряемой среды.

Навстречу выталкивающей силе направлена сила F2, которая вызвана движением потока:

$F2 = Sп * Р$

где Sп - площадь лобовой поверхности поплавка.

Поплавок находится в состоянии равновесия, когда F1 = F2 = const. Таким образом, так как площадь лобовой поверхности поплавка не изменяется, то и перепад давления будет постоянным. Расход среды, проходящий через ротаметр рассчитывается следующим образом:

$Q =a (Sт - Sп) √ (2/р)Р$

где Sт - площадь поперечного сечения трубки, которая соответствует подъему поплавка на определенную высоту.

Из выше представленной формулы следует, что при постоянном значении всех величин, за исключением площади поперечного сечения трубки, расход определяется по высоте подъема поплавка. Ротаметры изготавливаются стеклянные (показывающие) и с дистанционной передачей показаний (бесшкальные и показывающие).

Действие электромагнитных расходомеров основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении электропроводной жидкости через однородное магнитное поле, в ней, как в движущемся проводнике, наводится электродвижущая сила, рассчитываемая следующим образом.

$Е = В * L * wср$

где В - электромагнитная индукция, возникающая в зазоре полюсами магнита; L - расстояние между электродами; wср - средняя скорость потока.
Вышеприведенная формула также может выглядеть следующим образом:

$Е = 0,00036(В * Qж/Dт)$

Qж - объемный расход жидкости; Dт - внутренний диаметр трубы, который равен расстоянию между электродами.

Пример схемы электромагнитного расходомера показан на рисунке ниже.

Рисунок 2. Электромагнитный Автор24 — интернет-биржа студенческих работ расходомер.

Здесь: I - преобразователь; II - измерительный блок; 1 - потенциометр; 2 - блок питания; 3 - показывающий прибор; 4 - электромагнит; 5 - трубка; 6 - электроды.