- •Часть 1.
- •Раздел I. Измерения. Обработка результатов измерений.
- •Глава 1. Общие сведения о измерениях и средствах измерений.
- •Понятие об измерении.
- •Классификация измерений.
- •1.3. Задачи и качество измерений.
- •1.4. Погрешности измерения и измерительных приборов
- •1.5. Средства измерения.
- •1.6. Показатели качества средств измерения.
- •Показатели назначения.
- •1.8. Метрологическая надежность средств измерения.
- •Глава 2. Градуировка и поверка приборов.
- •Глава 3. Основные принципы построения и работы измерительных преобразовтелей.
- •Раздел II. Приборы и методы измерения параметров теплотехнических систем.
- •Глава 1. Приборы и измерения давлений и сил. Классификация.
- •1.1. Единицы измерения давлений.
- •1.2. Классификация приборов измерения давления.
- •1.2.1. Жидкостные приборы.
- •1.2.2. Манометры с упругим элементом.
- •1.2.3. Электрические манометры.
- •1.2.4. Измерители высоких давлений и разрежений.
- •1.2.5. Особенности измерения давлений в сложных условиях.
- •Приборы измерения давления
- •Глава 2. Приборы измерения сил.
- •2.1.Механические динамометры.
- •2.2. Гидравлические динамометры.
- •2.3. Упругие динамометры с электрическими датчиками. Тензометрические датчики.
- •Глава 3. Приборы измерения температур.
- •3.1. Понятие температуры. Температурные шкалы.
- •3.2. Приборы измерения температуры.
- •3.2.1. Контактные измерители температур.
- •3.2.2. Приборы бесконтактного измерения температур.
- •Пирометры частичного излучения
- •Оптические пирометры
- •Фотоэлектрические пирометры.
- •Пирометры спектрального отношения
- •Пирометры суммарного излучения.
- •3.3. Способы снижения метрологической погрешности контактных методов измерения температур.
- •Глава 4. Приборы измерения количества и расхода.
- •4.1. Объемные расходомеры.
- •4.2. Скоростные тахометрические расходомеры.
- •4.3. Расходомеры обтекания. Ротаметры.
- •4.4. Прочие измерители объемного расхода.
- •4.5. Расходомеры постоянного и переменного перепада давления.
- •4.6. Измерение скорости и расхода жидкости и газа пневмометрическими трубками (трубками Пито).
- •4.7. Измерение массовых расходов
- •4.7.1. Измерение массового расхода при маломеняющейся плотности.
- •4.7.2. Измерители массового расхода при значительных изменениях плотности гомогенных потоков.
- •4.7.3. Измерение массового расхода гетерогенных потоков.
- •4.8. Особенности градуировки и поверки расходомеров.
- •Раздел III. Основы дозиметрии.
- •1. Измерение интенсивности излучения.
- •2. Допустимые дозы.
- •3. Детекторы радиоактивного излучения.
- •Раздел IV. Методы и средства неразрушающего контроля материалов и изделий.
- •Глава 1. Акустические методы и средства нк.
- •1.1. Характеристики акустических методов.
- •1.2. Принципы построения акустических приборов.
- •Глава 2. Радиоволновые методы и средства нк.
- •2.1. Принципы построения радиоволновых приборов нк.
- •2.2. Приборы радиоволнового неразрушающего контроля.
- •Глава 3. Ионизирующие (радиационные) методы и средства нк.
- •Глава 4. Магнитные методы и средства нк
- •Глава 5. Токовихревые методы и средства.
- •5.1. Общие принципы токовихревых методов нк.
- •5.2. Токовихревые преобразователи.
- •5.3. Измерительные цепи токовихревых приборов.
- •5.4. Особенности контроля материалов и изделий токовихревым методами.
- •Глава 4. Магнитные методы и средства нк
4.6. Измерение скорости и расхода жидкости и газа пневмометрическими трубками (трубками Пито).
Рис. 34. Измерение расхода (скорости) газа трубкой Пито.
Измерение основано на уравнении Бернулли:
Рп – Рс = ρW2/2; или ,
Где W – скорость тока жидкости; Рп – полное давление; Рс – статическое давление; ρ – плотность жидкости.
Из формулы видно, для того, чтобы знать скорость движения несжимаемой жидкости (газа) достаточно знать разницу давлений (Рп – Рс). Полное давление Рп измеряется открытой трубкой, ориентированной навстречу току жидкости, статическое давление Рс измеряется через отверстие в стенке канала.
Для того чтобы знать разницу давлений, можно использовать обычный U – образный манометр. Тогда можно записать;
Рп – Рс=h(ρh – ρ’), или ,
Где h – разность уровней жидкости в u – образном манометре, ρh – плотность рабочего тела манометра, ρ’ – плотность измеряемой среды.
Погрешность при работе с пневмометрическими трубками связаны с невозможностью совмещения в одной точке отверстий для замера полного и статического давления Рп и Рс, из – за нарушения картины течения.
Поэтому для учета этого недостатка в формулу вводится поправочный коэффициент ε, тогда
В случае необходимости учета сжимаемости жидкости (М≥0,3) формула примет следующий вид:
,
где Тт – температура торможения, R – газовая постоянная среды, k – показатель адиабаты.
Скорость потока в трубопроводе в разных точках сечения неодинакова, максимальна в центре и убывает у стенок. Для определения расхода необходимо узнать среднюю скорость потока в сечении Wср, тогда по уравнению неразрывности M=ρWсрF можем определить и расход в сечении. Для определения расхода с помощью пневмометрической трубки сечение трубопровода делится на n участков и определяется скорость течения в каждом из них, а затем находится средняя скорость жидкости для каждого сечения.
Если hi – динамическое давление на i-ом участке, тогда
hср=(h1+h2+h3+…+hn)/n [кг/с], или
,
подставив эту формулу в уравнение неразрывности, получим:
[кг/с],
или
[м3/с]
При трубопроводе с площадью сечения F≤0,35м2 число участков разбиения не менее 16, а для трубопроводов с большим сечением площадь одного участка при разбиении не более 0,0232м2. Труба круглого сечения делится на n равных по площади участков концентрическими окружностями с радиусами r2, r4, r6, … rn. Теперь необходимо каждый участок разделить окружностями r1, r3, r5, … rn-1 на равные по площади части. Скорость в каждом участке измеряется на окружности r1, r3, r5, … rn-1 в четырех точках, лежащих на взаимно перпендикулярных радиусах. Если общий радиус трубы R и мы делим ее на n участков, то тогда:
; ; ; .
При больших скоростях потока насадок имеет коническую форму головки, при малых – сферическую.
Рис. 35. Трубка Пито.
4.7. Измерение массовых расходов
При проведении теплотехнических исследований, в конечном счете, всегда необходимо определение не объемных, а массовых расходов потоков, так как тепловые, силовые или иные энергетические преобразования, происходящие в объектах исследования, определяются не объемом, а количеством массы рабочих тел — носителей энергии. Объемные расходомеры могут использоваться только тогда, когда с необходимой точностью известна плотность потока в моменты измерений. В противном случае необходимы специальные измерители массового расхода жидкостей, газов, их смесей или потоков, содержащих твердые включения различных размеров. Многочисленные предложенные и проверенные в действии схемы массовых расходомеров в соответствии с условиями применения могут быть отнесены к одной из трех категорий.
Наиболее просто осуществляется измерение массовых расходов гомогенных потоков при постоянной плотности или при ее медленном и небольшом изменении. В этих случаях измерения могут проводиться или с помощью тепловых расходомеров, или схем, состоящих из объемного расходомера и плотномера, или комбинированных схем, составленных из двух объемных расходомеров разного принципа действия.
Для измерений в гомогенных потоках с быстрым и значительным изменением плотности разработано большое количество конструкций приборов, в основу действия которых заложен один общий принцип: возбуждение в потоке такого дополнительного движения, при котором проявляется действие массовых сил, измеряемое соответствующими преобразователями.
Наименее разработаны в настоящее время расходомеры, пригодные для использования в гетерогенных потоках. Рассмотрим подробнее некоторые характерные способы измерения массовых расходов, применяемые в различных условиях.