Основные понятия об измерениях и средствах получения информации
жүктеу/скачать 0,79 Mb.
|
7 2 Avtomattiz control
| Q= S0 . (5.6)
Безразмерное выражение принято называть коэффициентом расхода, который учитывает неравномерное распределение скоростей по сечению потока, обусловленное вязкостью жидкости и трением о стенки трубопровода, особенности измерения давления до и после диафрагмы и т. д. Этот коэффициент определяется опытным путем для каждого вида стандартных сужающих устройств. С учетом принятого обозначения выражение (5.6) для объемного расхода несжимаемой жидкости примет вид Q = S0 . (5.7) Для массового расхода (кг/с) несжимаемой жидкости имеем . (5.8) При измерении расхода газа и пара учитывается сжимаемость среды путем введения в выражения (5.7) и (5.8) поправочного множителя , называемого коэффициентом расширения: Q= S0 ; (5.9) G= S0 . (5.10) Другие стандартные сужающие устройства (см. рис. 5.1) формируют протекающий через них поток среды так, что потери давления на них меньше, чем для диафрагмы. Стандартные сужающие устройства применяются без индивидуальной градуировки, поэтому они поставляются в комплекте с вторичными приборами, отградуированными с учетом типа сужающего устройства. Перепад давления на сужающем устройстве измеряется с помощью дифманометра со встроенной системой передачи показаний на расстояние. В зависимости от условий пожаро- и взрывоопасности измерительные комплекты имеют различную структуру. Для пожаро- и взрывобезопасных условий производства измерительный комплект содержит сужающее устройство СУ, дифференциальный манометр ПП с электрической системой передачи показаний Пр (дифференциально-трансформаторная или токовая) и прибор вторичный ПВ (рис. 5.3). Рис. 5.3. Измерительный комплект измерения расхода для пожаро- и взрывобезопасных условий Для пожаро- и взрывоопасных условий измерительный комплект содержит сужающее устройство СУ, дифференциальный манометр ПП с пневматической системой передачи показаний (Пр) и прибор вторичный ПВ (рис. 5.4). Рис. 5.4. Измерительный комплект измерения расхода для пожаро- и взрывоопасных условий Так как выражения (5.7) и (5.8) устанавливают нелинейную зависимость между расходом среды и перепадом давления на стандартном сужающем устройстве, то шкала вторичного прибора будет неравномерная. Чтобы шкалу сделать равномерной, перед подачей пневматического сигнала на вход прибора вторичного его пропускают через прибор извлечения квадратного корня (рис. 5.5). Рис. 5.5. Измерительный комплект измерения расхода с прибором извлечения квадратного корня пневматическим Аналогичный комплекс можно создать для измерения расхода на базе электронных приборов (рис. 5.6). Рис. 5.6. Измерительный комплект измерения расхода с блоком вычислительных операций электронным Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления (расходомеры обтекания) основан на зависимости перемещения обтекаемого тела (поплавка) в вертикальном канале от расхода измеряемой среды. Наибольшее распространение получили ротаметры и поплавковые расходомеры. На поплавок, размещенный в конической трубе, снизу действует выталкивающая сила потока жидкости или газа (см. рис. 5.7). Под действием этой силы поплавок поднимается, увеличивается сечен ие кольцевой щели между поплавком и стенкой трубы до тех пор, пока не уравновесятся силы, действующие на поплавок. Сверху вниз на поплавок действует сила тяжести G =V g, где V – объем поплавка; – плотность материала поплавка; g – ускорение свободного падения, и сила давления потока на верхнюю плоскость поплавка F2 = S, где – среднее давление потока на единицу площади верхней поверхности поплавка; S – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка. Снизу вверх на поплавок действует давление потока , где – среднее давление потока на единицу площади нижней поверхности поплавка, и сила трения потока о поверхность поплавка , где k – коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса; – средняя скорость потока в кольцевом канале; – площадь боковой поверхности поплавка; – показатель, зависящий от скорости потока. Состояние равновесия наступает тогда, когда выполняется равенство . Отсюда имеем . (5.11) Архимедова сила в этом уравнении учтена в разности давлений. Если принять, что скорость потока в кольцевом сечении при изменении расхода не меняется, то правая часть уравнения (5.11) будет постоянной, и в состоянии равновесия – = const, поэтому приборы данного типа носят название расходомеров постоянного перепада давления. При увеличении расхода измеряемой среды увеличится сила трения за счет увеличения скорости потока в кольцевом сечении, поплавок будет подниматься, площадь кольцевого сечения будет увеличиваться, скорость v уменьшится, сила трения тоже будет уменьшаться до состояния равновесия, определяемого уравнением (5.11). Поплавок будет находиться на определенном уровне. Используя условия неразрывности струи и уравнение Бернулли для сечений I и II, можно получить уравнение [7, 14] Q = S , (5.12) где – площадь кольцевого отверстия, образованного конусной трубкой и верхней частью поплавка. Если принять величины под корнем в уравнении (5.12) постоянными, то . (5.13) Отсюда следует, что связь между расходом Q и площадью кольцевого сечения линейная и шкала ротаметра будет равномерная. Так как площадь функционально связана с положением поплавка, то расход среды определяется по высоте подъема поплавка. У стеклянных ротаметров шкала 0÷100 % нанесена на внешней поверхности стеклянной конической трубки, закрепляемой с помощью фланцев на вертикальном участке трубопровода. Внутри помещается поплавок с нанесенными косыми насечками, обеспечивающими устойчивое вращение поплавка в центре потока. Стеклянные ротаметры используются для измерения расхода прозрачных жидкостей и газов, обладают высокой надежностью, широким диапазоном измерения и могут применяться для измерения малых расходов. жүктеу/скачать 0,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|