Основные понятия об измерениях и средствах получения информации
Измерение расхода вещества
жүктеу/скачать 0,79 Mb.
|
7 2 Avtomattiz control
5.2. Измерение расхода веществаНаибольшее применение для измерения расхода вещества в различных отраслях получили расходомеры переменного перепада давления, расходомеры постоянного перепада давления, расходомеры переменного уровня, электромагнитные расходомеры, вихревые и вихреакустические расходомеры. Принцип действия расходомеров переменного перепада давления основан на изменении потенциальной энергии вещества, протекающего через сужающее устройство, установленное в трубопроводе. Сужающими устройствами служат диафрагмы (рис. 5.1, a), стандартные сопла (рис. 5.1, б), сопла Вентури (рис. 5.1, в) и трубы Вентури (рис. 5.1, г). Поток при протекании через сужающее устройство увеличивает скорость, поэтому на выходе сужающего устройства давление уменьшается. Перепад давления P1 – P2 зависит от расхода среды. Р ассмотрим схему потока, протекающего в трубопроводе через диафрагму (рис. 5.2). Выделим в потоке три сечения: I – сечение, в котором еще нет влияния сужающего устройства на поток; II – сечение, в котором наблюдается наибольшее сужение потока; III – сечение, в котором устанавливается постоянное давление P . Диафрагма представляет собой тонкий диск, закрепленный в трубопроводе с помощью фланцев и имеющий круглое концентрическое отверстие, которое со стороны входа имеет острую цилиндрическую кромку, а далее расточено под определенным углом. Материал для изготовления диафрагмы выбирается с учетом свойств контролируемой среды. После прохождения сечения I поток начинает сужаться. Под действием сил инерции поток продолжат сужаться до минимального значения S в сечении II. После этого поток расширяется до полного сечения трубопровода S . Перед диафрагмой и после диафрагмы наблюдаются зоны с вихревым движением. С увеличением скорости потока давление уменьшается, но из-за подпора давление перед диафрагмой несколько возрастает. Далее давление уменьшается до минимального в сечении II, а затем возрастает до значения P3, не достигая исходного значения. Это связано с потерей энергии на преодоление местного сопротивления. Для сечений I и II запишем уравнение Бернулли (уравнение энергии потока несжимаемой жидкости с плотностью ) , (5.1) где P1'/ – статический напор, соответствующий потенциальной энергии потока в сечении I; P2′/ – статический напор, соответствующий потенциальной энергии потока в сечении II; и – средние скорости потока в сечениях I и II; k1 и k2 – поправочные коэффициенты на неравномерность распределения скоростей в сечениях I и II; и – скоростные напоры, соответствующие кинетическим энергиям потока в сечениях I и II; – коэффициент сопротивления на участке I – II; – потери кинетической энергии на участке I – II. Из условия неразрывности потока имеем , (5.2) где , , – площади поперечного сечения трубопровода, отверстия диафрагмы и наиболее суженного места потока соответственно; – средняя скорость потока в сечении диафрагмы. Отношение / = m называется относительной площадью сужающего устройства, а отношение – коэффициентом сужения потока. Тогда и . Отсюда находим , и . (5.3) Подставим значение из выражения (5.3) в уравнение (5.1), решим его относительно v2 и получим . (5.4) Для определения скорости потока v2 необходимо измерить разность давлений и в сечениях I и II. Практически же измеряются давления P1 и P2 до и после диафрагмы. Экспериментальные исследования показали, что зависимость между перепадами давления ( – ) и (P1 – P2) линейная. Тогда – = (P1 – P2). С учетом этой зависимости из выражения (5.4) получим = . (5.5) Объемный расход (м3/с) в сечении II определяется выражением , а с учетом ранее принятых обозначений . Тогда получим жүктеу/скачать 0,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|