1. Цель работы
Изучить устройство и принцип действия расходомеров, преобразующих величину измеряемого расхода жидкости в перепад давления, ознакомиться с методикой расчета расходомеров.
2. Описание и работа расходомеров
Расходомеры с преобразованием измеряемой величины в перепад давления включают сужающее поток устройство: диафрагму, сопло, трубу Вентури и дифференциальный манометр, измеряющий перепад давления, создаваемый сужающим устройством.
Упрощенная схема расходомера, включающего диафрагму, показана рис. 1. Расход жидкости через сужающее устройство можно определить по формуле:
где  — коэффициент расхода;
ε — коэффициент сжатия потока;
αt, αc —
коэффициенты кинетической энергии потока в сечении с трубопровода до сужающего устройства и в сечении струн суженной части потока;
ωt, ωc — площади поперечного сечения трубопровода до сужающего устройства и сечения струи суженной части потока;
ζ — коэффициент местного сопротивления расходомера;
ω — площадь проходного сечения сужающего устройства;
ρ — плотность жидкости;
Δp = p1 — p2 — перепад давления.
Давления p1 и p2 обозначены на рис. 1 в камерах дифференциального манометра (ДМ) мембранного типа.
Используемая на схеме рис. 1 диафрагма является конструктивно наиболее простым прибором. Однако она обладает большим гидравлическим сопротивлением и вызывает значительную потерю давления. Меньшее гидравлическое сопротивление обеспечивает сопло, которое показано на рис.2.
Такое сопло можно использовать в схеме рис. 1 вместо диафрагмы. Наиболее совершенной в отношении гидравлического сопротивления является труба Вентури, однако она имеет большую стоимость по сравнению с диафрагмой и соплом.
Для практического использования расходомеров необходимо знать значения коэффициента расхода μ, входящего в зависимость (1). Коэффициент μ невозможно точно рассчитать ввиду трудности точного определения коэффициентов ε, α, ζ, для каждой из конструкций расходомера.
Величины μ получают с необходимой для измерительных приборов точностью экспериментальным путем.
Экспериментальные графики для определения коэффициента μ в зависимости от числа Рейнольдса ReD и отношения d / D показаны на рис. 3 для диафрагмы и на рис. 4 для сопла Размеры d и D показаны на рис. 1 и 2.
Как видно из графиков, коэффициент μ зависит от числа ReD только до его определенного значения. Наименьшее значение Re, начиная с которого μ остается постоянным, называется предельным ReD и соответствует зоне турбулентного движения в расходомере.
Для того, чтобы графики рис. 3 и 4 соответствовали практике, необходимо обеспечить сносность трубы и расходомера, исключить искажение потока в расходомере вследствие близко расположенных источников возмущений.
|