К расходомерам постоянного перепада давления относятся ротаметры. Они используются в промышленности и в лабораторных условиях для измерения небольших объемных расходов жидкостей (верхние пределы измерения по воде находятся в пределах от 0,04 до 16 м3/ч) или газов (пределы измерения по воздуху от 0,063 до 40 м3/ч) в вертикальных трубопроводах диаметром 4 ¸ 100 мм.
Схема
ротаметра представлена на рис. 5.59. Корпус ротаметра 1 – это коническая расходящаяся
вверх трубка, внутри которой размещен поплавок 2. Поплавок может быть цилиндрическим
с ободком в верхней части. На ободке выполнены скошенные пазы, что заставляет
поплавок вращаться и центрироваться на оси потока, не задевая стенки трубки.
При работе ротаметра между поплавком и конусной трубкой образуется кольцевой зазор fк, при прохождении которого жидкость (газ) сжимается, возникает разность давлений p1 в сечении A-A и p2 в сечении B-B кольцевой струи, которая уравновешивает поплавок на определенном положении на высоте H. Уравнение равновесия запишется в виде:
, (5.52)
где G – сила тяжести поплавка, Н.
Уравнение объемного расхода ротаметров выражается зависимостью:
, (5.53)
где v – средняя скорость потока в кольцевом зазоре, м/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
a – коэффициент расхода;
rп, r – соответственно плотность материала поплавка и измеряемой среды, кг/м3;
f – наибольшее поперечное сечение поплавка, м2.
Ротаметры градуируются индивидуально для жидкостей – по воде, а для газов – по воздуху. Ротаметры со стеклянной прозрачной конической трубкой применяют для измерения расходов сред с давлением до 0,6 МПа. Для измерения расходов сред с избыточным давлением до 6,4 МПа используются ротаметры с металлической конической трубкой, имеющие дифференциально-трансформаторную систему дистанционной передачи показаний. Ротаметры общепромышленного назначения имеют класс точности 2,5. Материал поплавка должен быть устойчив по отношению к коррозионному воздействию среды.
К недостаткам ротаметров следует отнести:
1) ограниченность диапазона измерений;
2) необходимость установки только на вертикальных участках трубопроводов;
3) трудность регистрации расхода среды;
4) негодность при измерении сред с высокими параметрами (давлением и температурой).
К тахометрическим расходомерам относятся скоростные и объемные счетчики количества жидкости или газа.
В скоростных счетчиках скорость движения рабочего (чувствительного) элемента, взаимодействующего с потоком жидкости, пропорциональна объемному расходу.
|
а) |
б) |
Рис. 5.60. Устройство турбинных преобразователей расхода
а – с аксиальной турбинкой; б – с тангенциальной турбинкой
На рис. 5.60 показаны схемы двух типов скоростных счетчиков количества жидкостей, получивших общее название – турбинных преобразователей расхода. Если ось рабочего тела – вертушки – совпадает с направлением потока, то такой расходомер называется аксиальным. При перпендикулярном расположении оси вертушки к направлению потока расходомер будет тангенциальным. На рис. 5.60, а показан аксиальный преобразователь расхода. Корпус 1 представляет собой цилиндр с фланцами на торцах для присоединения в трубопровод. Внутри корпуса установлены струевыпрямители 2 и 3, между которыми на оси находится вертушка – турбинка 4. Поскольку частота вращения турбинки пропорциональна расходу, то с помощью тахометрического преобразователя 5 она преобразуется в частоту выходного напряжения и далее в аналоговый выходной сигнал.
Скоростные счетчики количества имеют механический счетный механизм. Счетчики с вертикальной вертушкой применяют, главным образом, для измерения суммарного количества воды в диапазоне от 0,15 до 12,6 м3/ч. В зависимости от того, где расположен счетный механизм – в потоке воды или вне его, различают счетчики – «мокроходы» и «сухоходы». Т. к. измеряемая среда имеет некоторые загрязнения, то преимущество имеют счетчики-«сухоходы».
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.