Способы измерения расхода

Самыми простыми и точными способами измерения расхода жидкости, которыми обычно пользуются при тарировке приборов, измеряющих расход, являются объемный и весовой способы.

При объемном способежидкость из трубопровода жидкость из трубопровода поступает в тщательно тарированный резервуар (мерник), при этом фиксируется время его наполнения.

Объемный расход равен объему резервуара W, деленному на время его наполнения

. (1.5)

При весовом способеопределения расхода определяется вес жидкости, натекающей в резервуар за некоторое время. Количество жидкости, натекающей за единицу времени, есть весовой расход. Объемный расход можно получить, разделив величину весового расхода на удельный вес жидкости.

Расходомерами переменного перепададавления называются приборы, основанные на измерении перепада давления, создаваемого в зависимости от расхода жидкости или газа сужающим устройством, напорными трубками, напорным усилителем или трубным сопротивлением.

Из сужающих устройств обычно применяются сопла (рис.1.6), трубы Вентури (рис.1.7) и наиболее часто мерные диафрагмы (рис.1.8).

Практически перепад давления измеряют непосредственно у торцов сужающего устройства, при этом расход выражают в виде

(1.6)

где h– перепад давления, созданный суживающим устройством;- коэффициент расхода, зависящий от геометрии устройства и режима течения и не зависящий от рода жидкости.

Расходомеры обтеканияпредставляют собой приборы, состоящие из тела (поплавка, диска, поршня или крыла), которое воспринимает динамическое давление обтекающего его потока и перемещается в зависимости от величины расхода.

Наиболее употребительным прибором этого класса является ротаметр, состоящий обычно из стеклянной конической трубки, внутри которой перемещается поплавок. В зависимости от величины скорости меняется

динамическое давление, действующее на поплавок. Высота подъема поплавка определяется равенством веса поплавка силам, действующим на него со стороны потока жидкости.

Все описанные выше устройства для измерения расхода относятся к контактным расходомерам, т.е. таким, которые создают препятствия движущемуся потоку жидкости.

В настоящее время все большее развитие получает бесконтактная расходометрия. Примером такого рода устройств могут служить индукционные расходомеры, являющиеся разновидностью электрических расходомеров.

2. Лабораторный практикум

Лабораторная работа № 1

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПОКОЙ ЖИДКОСТИ В РАВНОМЕРНО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ВОКРУГ

ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ СОСУДЕ

Цель работы– экспериментально определить высоту параболоида свободной поверхности жидкости в равномерно вращающемся вокруг вертикальной оси цилиндрическом сосуде и сопоставить результаты измерений с теоретическими расчетами.

Теоретическая часть. В состоянии относительного покоя форма объема жидкости не изменяется и она, подобно твердому телу, перемещается как единое целое. Так жидкость находится в относительном покое внутри вращающегося с постоянной угловой скоростью барабана центрифуги. Состояние равновесия жидкости, находящейся в относительном покое в равномерно вращающемся сосуде (рис.2.1), описывается уравнением

, (2.1)

гдер– гидростатическое давление в рассматриваемой точке жидкости, Па;- плотность жидкости,кг/м³;n ‑ частота вращения, с^-1;g– ускорение свободного падения,м/с²;r – радиус вращения.

Уравнение формы свободной поверхности жидкости в равномерно вращающемся сосуде

, (2.2)

где z– координата любой точки, лежащей на свободной поверхности на расстоянииrот оси вращения,м;z₀– вертикальная координата вершины параболоидов свободной поверхности,м.

Выражение (2.2) – это уравнение параболоида вращения. Из уравнения (2.2) видно, что форма свободной поверхности жидкости в равномерно вращающемся сосуде не зависит от рода налитой в сосуд жидкости. Уравнение (2.1) показывает, что при большой угловой скорости можно получить весьма значительную силу давления на стенку. Это используется в некоторых фрикционных муфтах, где для осуществления сцепления двух валов требуется создание больших сил нормального давления.

Этот способ применяется для определения осевого давления жидкости на рабочие колеса центробежных насосов, а также на крышки центрифуг и сепараторов. В цилиндрический сосуд из органического стекла 3 (рис.2.2) диаметром 150 ммзалита подкрашенная

жидкость. Сосуд закреплен в обойме 4 и вращается вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью при помощи ременной передачи от шкива электродвигателя постоянного тока 5.

Над сосудом неподвижно зафиксирована крышка 2 В корпусе 1 расположен выпрямитель с реостатом 6, используемый для изменения чисел оборотов цилиндра. Число оборотов измеряется тахометром электрического типа (датчик 10, измеритель 9). На приборную панель выведены измеритель 9 электрического типа, тумблер включения установки 8, ручка 7 выпрямителя с реостатом 6.