Расходомеры переменного уровня

Принцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными. В расходомерах с полностью затопленными отверстиями последние имеют круглую форму и располагаются либо в дне, либо в боковой стенке. Так как часто истечение происходит в атмосферу, то P₁ – P₂ =Hρgи

Отсюда следует, что объемный расход не зависит от плотности жидкости и определяется уровнем жидкости H в сосуде.

В расходомерах с частично затопленными отверстиями последние выполнены в виде щели в боковой стенке. Коэффициент расхода для щелевых расходомеров определяют путем индивидуальной градуировки, а ориентировочное его значение может быть принято равным 0,6.

Часто используются для измерений расхода в открытых каналах, а также газонасыщенныхнефтей, сточных вод и загрязненных жидкостей, в том числе содержащих взвеси.

Расходомеры постоянного перепада давления. Ротаметры.

Расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры).Представляют собой трубку конического сечения, устанавливаемую вертикально, в которой может свободно перемещаться поплавок. Чаще всего трубка выполняется из стекла, а поплавок - из металла или пластмассы. На поверхность трубки наносится равномерная шкала в относительных единицах: от 0 до 100.

Преимуществами ротаметров являются:

простота конструкции и низкая стоимость,возможность измерения расхода жидкостей и газов,наглядностьпоказаний,возможность измерения расхода агрессивных сред,возможность измерений малых расходов (от 0,4 л/ч)

Недостатки:нелинейная статическая характеристика,малый максимальный измеряемый расход, до 10 т/ч при Ду50 мм.необходимость вертикальной установки,зависимость показаний от плотности и вязкости среды,необходимость градуировки.

р2

р1

fk

В ротаметре, также как и в сужающем устройстве можно выделить три характерных сечения.

На поплавок снизу действуют силы:

· , обусловленная разностью статических давлений на носовую и кормовую части поплавка, f – наибольшая площадь сечения поплавка,

· – обусловленная динамическим давлением потока, с – коэффициент сопротивления, v – скорость потока, ρ_С – плотность среды;

· N – сила трения потока о боковую поверхность поплавка.

Сверху на поплавок действует сила тяжести (с учетом силы Архимеда):

.

Считая ротаметр специфическим расходомером с сужающим устройством с кольцевым отверстием, уравнение расхода можно записать следующим образом:

где f_К – площадь кольцевого сечения.

Тахометрические расходомеры. Аксиальные и тангенциальные. Одноструйные и многоструйные. С овальными шестернями.

Тахометрические расходомеры

Принцип действия основан на зависимости скорости вращения чувствительного элемента (турбинки) от скорости потока. В зависимости от взаимного расположения оси потока и оси турбинки различают расходомеры с аксиальной и тангенциальной турбинками. Так как выходной сигнал с тахометрического преобразователя технически проще суммировать, то они применяются, как правило, в качестве счетчиков количества.

Достоинства:

· Простота конструкции,

· Высокая точность (от 0,3 до 2%),

· Независимость показаний от плотности (только для объемных счетчиков),

· Измерение расхода вязких жидкостей при низких Re,

· Малые габариты и масса для малых Ду (15-50 мм)

· Низкая стоимость.

Недостатки:

· Наличие подвижных частей,

· Значительное гидравлическое сопротивление,

· Большие габариты и масса для большихДу (до150).

· Невозможность измерения расхода газов,

· Невозможность измерения расхода загрязненных и абразивных сред.

Динамический диапазон тахометрических расходомеров составляет 1:25÷1:50. Область применения – измерение протекающего объема жидкостей: воды, нефти, масел, бензина и т.д.

Расходомеры с тангенциальнойтурбинкой.Используют для измерения малых расходов и при Ду до 50мм. Турбинка имеет лопасти, расположенные под углом 90⁰ к оси потока. При этом для придания вращения поток направлен тангенциально относительно лопастей. В зависимости от способа подвода потока к лопастям различают одно- и многоструйные счетчики.

В одноструйныхпоток к турбинке направляется по гладкому каналу одной струей. Они более просты, дешевы (стоимость счетчика Ду 15 с механическим отсчетным устройством – 15 -20 $), имеют меньшее гидравлическое сопротивление, но менее надежны из-за одностороннего износа опоры.

В многоструйных корпус имеет два ряда равномерно расположенных сопел. Через часть из них жидкость подается на турбинку, а через часть (с противоположной стороны) – отводится.Частота вращения передается на счетный механизм с помощью магнитной муфты, что обеспечивает герметичность и долговечность счетного механизма.

Расходомеры с аксиальной турбиной (Счетчики Вольтмана).В этих расходомерах ось турбинки совпадает с осью потока. При этом лопасти расположены под некоторым углом к оси потока.

Если необходимо измерять значительно изменяющиеся расходы, то применяют комбинированные водосчетчики.

При малом расходе поток идет через счетчик малого Ду, при увеличении до некоторого значения срабатывает клапан (по перепаду давлений) и поток идет через счетчик большего Ду. Соотношение номинальных расходов ≈1:10.