Вимірювання витрати й кількості речовини

Лекція.5.Вимірювання витрати й кількості речовини.

План.

1.  1.Загальні положення. Швидкісні та об’ємні лічильники. Витратоміри перемінного перепаду тиску. Витратоміри постійного перепаду тиску. Витратоміри перемінного рівня (щілинні витратоміри). Індукційні  (електромагнітні) витратоміри.

2.  Автоматичні терези, дозатори, лічильники готової продукції.

1. Конспект лекції.

1. Загальні положення. Кількістю речовини називають сумарний об’єм або  масу  речовини, що приходить через поперечний перетин трубопроводу або  іншого транспортного пристрою за певний проміжок часу. Кількість  речовини виражають в одиницях об’єму /м³/ або маси /кг/.   Прилади, що вимірюють масу або об’єм речовини, яка  протікає  через прилад протягом будь-якого проміжку часу, називаються лічильниками.   Витратою речовини називають  кількість  речовини, що  проходить через даний перетин трубопроводу /транспортера/ в одиницю часу.   Розрізняють масову витрату Gm /в кг/с/ та об’єму Gv /в м3/с/.   Прилади, що вимірюють витрату, називаються витратомірами.

Швидкісні та об’ємні лічильники.   Принцип дії швидкісних  лічильників  оснований  на  залежності швидкості обертання робочого органу від середньої швидкості потоку  речовини, що  рухається, а  значить  і  кількості   речовини, що протікає за певний проміжок часу.   По формі робочого органу  лічильники  діляться  на  прилади  з гвинтовою вертушкою і з крильчаткою. Перші розміщуються паралельно вимірюємо потоку, другі - перпендикулярно йому.   Помилка приладів у залежності від витрати складає ±2-3%.   Принцип дії об’ємних лічильників оснований на періодичному або безперервному  відліку  постійних  об’ємних  порцій  рідкої, газоподібної або сипучої речовини, що проходить через прилад, та складанні результатів вимірювання.   Розрізняють  об’ємні  лічильники  з    овальними    шестернями, ковшові лічильники, поршневі, дискові, ротаційні і т.д.   У таких приладах за рахунок  енергії  потоку  речовини  приводяться до обертання робочі органи, які періодично відсікають певні об’єми   речовини. Кількість  речовини, яка  проходить  через лічильник, обчислюється по частоті обертання робочих органів, зв’язаних з лічильним механізмом.

Витратоміри перемінного перепаду тиску.   Принцип дії оснований на вимірюванні різниці тисків, яка  створюється будь-яким звужуючим  пристроєм  встановленим  в трубопроводі на шляху руху речовини.   При протіканні рідини або газу через звужуючий пристрій частина потенціальної енергії тиску переходить у  кінетичну, при  цьому середня швидкість потоку в звуженому перетині підвищується, а тиск зменшується. Таким чином при протіканні  газу  або  рідини  утворюється різниця тисків до і після звужуючого пристрою.   Різниця цих тисків /DР/  залежить  від  швидкості  речовини, що протікає, й буде тим більша, чим більша витрата речовини, що протікає.   Залежність між витратою незжимаємої рідини й  перепадом  тиску можна встановити, розв’язуючи рівняння Бернуллі й  рівняння  нерозривності струменя. 

 Для об’ємних витрат:                  Gv=a*F₀√2/r* DР м3/с ,  

для масових витрат:                    Gm=a*F₀*p√2/r* DР кг/с ,

де       a - коефіцієнт витрати, що залежить від геометричної  форми  звужуючого приладу й фізичних властивостей вимірюваного середовища;  

F0 - площа перетину звужуючого пристрою;

r - густина рідини.  

Для всіх стандартних звужуючих приладів значення a в  широкому діапазоні достатньо достовірне й відтворене. Тому їх  можна  використовувати без індивідуального градуювання.   До стандартних звужуючих приладів відносяться нормальна /стандартна/ діафрагма; сопла; труба Вентурі.   У комплект витратомірів  цього  типу  входять: звужуючий  пристрій, диференціальний  манометр  для  вимірювання  перепаду  тиску/а, значить, і для вимірювання витрати речовини/, імпульсні  трубки /до 50 м/ та вторинний прилад.

Витратоміри постійного перепаду тиску/ротаметри обтікання/.  

Принцип дії ротаметрів оснований на вертикальному  переміщенні поплавка, що знаходиться всередині конічної трубки, під дією проходячого знизу вверх потоку вимірюємого середовища. Використивується для вимірювання витрати частих і  малозабруднених рідин і газів, протікаючих по трубопроводам без значних  коливань витрат.   На поплавок, розміщений всередині конічної трубки, по якій знизу вверх протікає рідина або газ, діють дві результуючі сили F1 і F2.   Сила ваги F1 обумовлена дією поплавка й виштовхуючої  сили, яку з  врахуванням  ряду  припущень  можна  вважати  величиною   постійною. Сила F2 обумовлена різницею тисків, що виникає до  і  після поплавка, бо в цьому місці відбувається звуження потоку. Як  слідує з розглянутого в попередньому підрозділі матеріалу, величина перепаду тиску, значить цієї сили, залежить як  від  швидкості  струменя /тобто величини витрати/, так і від величини звуження.