7. Особые случаи измерения расхода

Помимо рассмотренного в предыдущемпараграфе случая измерения расхода при малыx числах Рейнольдса имеется еще ряд случаев, требующих особого подхода к использованию сужающих устройств. К их числу относится измерение расхода загрязненных сред измерение расхода на входе и выходе трубопровода.

При измерении расхода загрязненных жидкостей и особенно газов у стандартной диафрагмы на горизонтальном или наклонном трубопроводе могут образоваться отложения. Поэтому в качестве сужающих устройств для таких потоков используются сегментные диафрагмы (рис. 10), отверстия которых располагаются в нижней части сечения трубопровода. В этом случае примеси свободно проходят через отверстие и не образуют отложений. Прямоугольная кромка диафрагмы со стороны потока должна быть острой. Обычно используется отбор давлений ис помощью отверстий, располагающихся в верхней части диафрагмы (со стороны, противоположной отверстию истечения). Чаще всего они располагаются по вертикальному диаметру, однако допускается некоторое (до 20° при больших) отклонение. Рекомендуемоеm для сегментных диафрагм находится в пределах 0,1-0,5. Значения для=0,1 и=0,5 соответственно равны 10000 и 120000. Значение расхода может быть определено по формулам (5) и (6), причем значение принимается теми же, что и для стандартных диафрагм (определяются по тем же формулам или номограммам). Длины прямых участков для сегментных диафрагм выбираются такими же, как длястандартных. Следует отметить, что притупление входной кромки сегментных диафрагм меньше влияет на коэффициент расхода, чем стандартных.

Для измерения расхода жидкостей, из которых могут выделяться газы, также можно использовать сегментные диафрагмы, однако отверстия истечения их должны располагаться в верхней части сечения трубы.

Для измерения расхода сред на входе в трубопровод или на выходе из него можно применять стандартные диафрагмы и сопла при соблюдении определенных условий их установки. При измерении расхода на входе на расстоянии не менее 20D по оси трубы и перпендикулярно этой оси не должно быть никаких препятствий, торцевая поверхность диафрагмы или сопла должна быть гладкой в пределах, круга диаметром не менее. При соблюдении этих условий исходный коэффициент расходане зависит от относительной площадисужающего устройства и равен 0,60 для диафрагм и 0,99 для сопел (для всех=55000).

Рис. 10. Сегментная диафрагма

Поправочный множитель на остроту входной кромки диафрагмы определяется так же, как и при установке ее внутри трубы. Отбор давлений иосуществляется до сужающего устройства, т. е. в пространстве, из которого происходит истечение, и непосредственно за сужающим устройством. Отборможет осуществляться как через отверстие, так и посредством кольцевой камеры.

При Re55000 использование стандартных сужающих устройств для измерения расхода на входе производиться не может из-за непостоянства

При измерении расхода на выходе из трубопровода в пространстве истечения не должно быть никаких препятствий на расстоянии не менее по оси трубы и5D перпендикулярно этой оси.

Отбор давления производится перед сужающим устройством, а— в пространстве, куда происходит истечение.

Если среда внутри и снаружи трубопровода одинаковая (например, происходит истечение газа в газовый объем), для измерения расхода можно применять стандартные диафрагмы и сопла, причем для диафрагм α такое же, как при нормальной установке (для тех же т), для сопл α уменьшается на 5 %. Граничные числа такие же, как принормальной установке.

При истечении жидкости в газ стандартные сопла не применяются из-за возможности отрыва струи от стенки сопла в его цилиндрической части. В этом случае применяются стандартные диафрагмы, расчет которых производится по методике для нормальных измерений.

В заключение дадим общую характеристику расходомеров с сужающими устройствами, которые получили исключительно широкое применение из-за следующих их основных достоинств:

1) сужающие устройства — простые, дешевые и надежные средства измерения расхода;

2) сужающие устройства универсальны, т. е. могут применяться для измерения расхода практически любых однофазных (иногда и двухфазных) сред в широком диапазоне давлений, температур, расходов и диаметров трубопровода;

3. градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств может быть определена расчетным путем, поэтому отпадает необходимость в образцовых расходомерных установках;

4. возможность использования для различных условий измерения однотипных по устройству дифманометров·и вторичных приборов; индивидуальным для каждого расходомера является только сужающее устройство.

Наряду с достоинствами расходомеры с сужающими устройствами имеют и недостатки, о некоторых из которых упоминалось выше. Из них наиболее важными являются:

1) нелинейная зависимость между расходом и перепадом, что не позволяет измерять расходы менее 0,3 из-за высокой погрешности измерения;

2) необходимость индивидуальной градуировки сужающих устройств при измерении расходов при малых числах Re или в трубах малого диаметра;

3) расходомеры с сужающими устройствами имеют ограниченную точность, причем погрешность измерения колеблется в широких пределах (1,5— 3%) в зависимости от состояния сужающего устройства, диаметра трубопровода, постоянства давления и температуры измеряемой среды;

4) ограниченное быстродействие (инерционность) из-за наличия длинных импульсных трубок и в связи с этим трудности при измерении быстро меняющихся расходов.

РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ И УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ. ТЕПЛОМЕРЫ.

Рассмотренные выше расходомеры переменного перепада давления (с сужающими устройствами) находят наибольшее распространение в промышленности. Однако из-за существующих ограничений на их применение стандартные сужающие устройства могут быть использованы не всегда. В этих случаях используются другие типы расходомеров, наиболее употребительные из которых рассмотрены ниже.