Вопрос № 1.12. Измерение расхода.

Расход вещества измеряется либо в объемных, либо в массовых единицах в единицу времени.

- объемный расход [м³/с] - средняя скорость; - сечение

- массовый расход [кг/с]

Массовые расходомеры более точны, т.к. учитывается и плотность вещества, но они более сложны поэтому у нас почти не используются. Поэтому 99% всех расходомеров – объемные.

Расходомеры переменного перепада давления.

Наиболее распространенная группа расходомеров.

Принцип действия основан на дросселировании потока сужающим устройством постоянного сечения.

В качестве сужающих устройств используются диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы Вентури.

Такой расходомер может работать при следующих условиях:

1. Поток должен занимать все сечение трубы.

2. Не должно происходить фазовых превращений вещества при прохождении сужающего устройства.

3. Поток должен быть установившимся. Т.е. различного вида местные сопротивления (вентили, задвижки) должны быть удалены от сужающего устройства.

При прохождении потока через сужение увеличивается скорость потока и его кинетическая энергия, а полная энергия остается неизменной, следовательно уменьшается потенциальная энергия. Мерой потенциальной энергии является статическое давление. Следовательно, на СУ возникает перепад статических давлений. Величина этих потерь давления у стенки зависит от сужающего устройства (самые большие – у диафрагмы, а далее уменьшаются).

Рп – потеря давления.

Вывод уравнения расхода основывается на двух условиях:

1. Условие неразрывности потока (расход в любом сечении один и тот же)

(1)

, - в отверстии диафрагмы;

, V₂ , S₁ , S₂ – в первом и во втором сечении;

- относительная площадь отверстия (модуль диафрагмы)

- коэффициент сжатия струи.

2. Закон сохранения энергии.

Математическим записью закона является уравнение Бернулли.

; ;

- коэффициент расхода.

- для жидкостей.

- для газов и паров.

- коэффициент расширения газа при прохождении сужения.

Недостаток: и надо считать постоянными (хотя это не всегда так), т.к. судим о расходе по ∆Р.

α – зависит от модуля СУ и числа Re.

Re_min – минимальное значение Re после которого остается неизменным.

Обязательное условие работы такого расходомера Re > Re_min.

Вопрос № 1.13. Стандартные сужающие устройства.

Стандартными называются сужающие устройства для которых коэффициент расхода в широком диапазоне Re достоверен и воспроизводим, т.е. для его расчета существуют формулы, которым можно верить.

Стандартные сужающие устройства используются при внутреннем диаметре трубы более 50мм и m = 0,05  0,7.

Чем меньше m, тем точнее измерения, но увеличиваются потери.

Способы отбора перепада давления:

1. угловой, угловой камерный (камеры нужны, чтобы усреднить давление, отбираемое на дифманометр, для сглаживания пульсации)

2. фланцевый (вместо камер – 2 вкладыша)

3. т рехрадиусный (отбирается непосредственно из водопровода на расстоянии 2 радиуса до трубы и 1 радиус после трубы)