Расходомер переменного перепада давления. Уравнения для массового и объемного расхода несжимаемой жидкости

Одним из самых распространенных принципов измерения расхода жидкости, пара и газов является принцип переменного перепада давления на сужающем устройстве. Широкое использование этого принципа связано с рядом присущем ему преимуществ: простота и надежность; отсутствие движущихся частей; легкость серийного изготовления средств измерения, практически на любые давления и температуры измерения среды, низкая стоимость, возможность измерения практически любых расходов и что особенно существенно возможность получения градуировочных характеристик расчетным путем, т.е. без использования дорогих измерительных метрологических установок.

Уравнение массового расхода несжимаемой жидкости:

Уравнение объемного расхода несжимаемой жидкости:

, где

α – комплексный коэффициент расходаΨ – поправочный коэффициент перепада давления

μ – коэффициент сужения струиξ – коэффициент гидравлических потерь

m – относительная площадь (модуль) сужающего устройстваρ – плотность жидкости.

Если через сужающее устройство протекает сжимаемая среда (газ, пар), то в следствии понижения увеличивается его объем. Это приводит к тому, что скорость потока возрастает и становится больше скорости несжимаемой среды. В результате на сужающем устройстве увеличивается ΔР. Учет указываемого давления производится введением в уравнение 1 и 2 дополнительного коэффициента Е<1, называемого поправочным множителем на расширение изменяемой среды. Тогда уравнения 1 и 2 примут вид:

(3)

(4)где , ρ – плотность среды в рабочих условиях на входе в сужающее устройство, т.е. при Р₁ и Т₁уравнения 3 и 4 являются основными уравнениями расхода, как для сжимаемы, так и несжимаемых сред, при этом для последних Е=1. Использование уравнений 3 и 4 возможно при условии, что скорость газа и пара меньше критической.

Кроме диафрагм в дроссельных расходомерах находят применение стандартные сопла:

Характерной особенностью сопел и труб (сужающих устройств) являются меньший, чем у диафрагм потеря давления при одном и том же значении модуля μ сужающего устройства.

Характеристики величин, входящих в уравнении расхода:

· С – не зависит от параметра среды, а зависит от выбора единиц измерения; типа дифманометра; от плотности среды, заполняющей импульсные трубки; соединение сужающего устройства с дифманометром

· Коэффициент расхода α не может быть рассчитан теоретическим путем, а определяется экспериментально. На основе теории и подобия два сужающих устройства одинаковой конфигурации обладают одинаковым α, если имеется подобие их геометрических форм, равенство модулей m, при условии, что проходящие через них потоки имеют равные Re, т.е. α=f(Re,m)

· Поправочный множитель на расширение измеряемой среды E=f(ΔP/P1,m,Њ), где ΔP/P1 – отношение переменного давления к давлению до сужающего устройства; Њ – показатель политропы измеряемой среды. Если PVⁿ=const, то уравнение политропы идеального газа: изобара равна 0, изотерма равна 1, адиабата равна γ, где γ – показатель адиабаты.

· Плотность ρ изменяется по состоянию потока в рабочих условиях до сужающего устройства.

1 – сужающее устройство

3 – преобразователь перепада давления

4 – вторичный прибор

6 – прибор для отсчета количество вещества

7 – вычислительное устройство

9 – преобразователь температуры

12 – преобразователь плотности жидкости при t=20⁰C

Измерение расхода веществ при малых числах Рейнольдца.

Для измерение потоков жидкости с большой вязкостью (парафин, нефть, мазут и т.д.) специальные сужающие устройства: Диафрагмы с коническим входом -Цилиндрические сопла -Сопла четверть круга- Двойные диафрагмы- Капиллярные трубки (капиллярные расходомеры)