Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные принципы измерения расхода

Классификация приборов для измерения давления по принципу действия

По принципу действия приборы для измерения давления делятся на:

а) жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим давлением столба жидкости;

б) деформационные (пружинные), измеряющие давление по величине деформации различных упругих элементов или по развиваемой ими силе;

в) электрические, основанные либо на преобразовании давления в какую-нибудь электрическую величину, либо на изменение электрических свойств материала под действием давления.

Физический смысл понятий «расход» и «количество»

Расходом вещества называется количество вещества, проходящее через данное сечение канала в единицу времени.

Количество вещества выражают в единицах объема или массы. Основной единицей объема принимается кубический метр (м³). Основной единицей массы принимается килограмм (кг).

Количество жидкости с равной степенью точности может быть измерено и объемным и массовым методом, так как плотность жидкости при определенной температуре является величиной постоянной, характерной для каждой данной жидкости. При переходе от объемных единиц к массовым необходимо учитывать температуру измеряемой жидкости, так как плотность жидкости зависит от температуры [1].

Для твердых сыпучих тел пользуются понятием насыпной илиобъемной массы.

Насыпная масса твердого сыпучего материала не имеет для данного вещества постоянного значения; она зависит от гранулометрического состава сыпучего материала, т.е. от размера частиц и количественного содержания частиц различной величины в общей массе сыпучего материала. Поэтому для получения более точных результатов при измерении количество сыпучего материала определяется взвешиванием.

Основные принципы измерения расхода

Принципы измерения расхода основаны:

· На возникновении перепада давлений на установленном внутри трубопровода сужающем устройстве. Разность статических давлений до и после сужающего устройства (перепад давлений), измеряемая дифференциальным манометром, зависит от расхода протекающего вещества и служит мерой расхода. Этот принцип применяется в расходомерах переменного перепада давления.

· На перемещении чувствительного элемента (поплавка), установленного в вертикальной конической расширяющейся трубке; через нее снизу вверх подается вещество, расход которого измеряется. При изменении расхода жидкости, газа или пара поплавок перемещается вверх, изменяя проходное сечение между поплавком и внутренними стенками трубки. Высота подъема поплавка функционально связана с величиной расхода вещества. Перепад давления на поплавке при перемещении его вдоль оси трубки остается практически постоянным. Этот принцип применяется в расходомерах постоянного перепада давления (ротаметрах) [1].

· На зависимости между расходом протекающего по трубопроводу вещества и измеренным напорной трубкой динамическим (скоростным) напором. Если напорная трубка располагается по оси трубопровода, то расход Q (в м³/ч) определяется из уравнения. Этот принцип применяется в расходомерах скоростного напора.

· На изменении высоты уровня жидкости в сосуде при непрерывном поступлении и свободном истечении ее из сосуда через отверстие в случае изменения расхода жидкости. Расходомеры переменного уровня состоят из приемника — цилиндрического или прямоугольного сосуда с круглым отверстием (диафрагмой) в дне для истечения, либо с щелевым отверстием для истечения в боковой поверхности сосуда — и любого стандартного измерителя уровня. Этот принцип применяется в расходомерах переменного уровня.

· На изменении пропорциональной объемному расходу Э Д С, индуктированной в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля. Этот принцип применяется в индукционных (электромагнитных) расходомерах.

28.. Устройство и принцип действия датчика давления «Сапфир-22 ДИ»

Датчик САПФИР-22ДИ (рис. 4) для измерения избыточного давления состоит из измерительного блока 4 и унифицированного электронного устройства 5. Внутри основания 2 блока 4 размещен мембранный тензопреобразователь 7, полость 8 которого заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды гофрированной мембраной 10. Мембрана приварена по наружному контуру к основанию 2.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, прочно соединенная с мембраной 10. Основное свойство тензорезисторов – способность изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от степени прогиба мембраны тензопреобразователя.

Измеряемая величина (давление среды в технологическом аппарате или трубопроводе) подается в камеру 11 фланца 9 измерительного блока и через жидкость, заполняющую тензопреобразователь, воздействует на мембрану, вызывая ее прогиб и изменение электрического сопротивления тензорезисторов.

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 5 по проводам через вывод 6. Электронное устройство преобразует этот сигнал в токовый выходной сигнал манометра, значение которого зависит от измеряемого давления [4].

29. Методы измерения уровня жидкости, применяемые в химической промышленности

В химической промышленности для измерения уровня жидкости в основном используются следующие методы измерения:

· С помощью указательных стёкол. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах, работающих при атмосферном или избыточном (до 1 МН/м²) давлении;

· С помощью поплавковых уровнемеров. В этих приборах чувствительным элементом является поплавок с меньшей (плавающий) или большей (погруженной) плотностью, чем плотность жидкости. Изменение уровня жидкости в аппарате с плавающим поплавком вызывает его перемещение, которое посредством системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для показания, записи или передачи на расстояние значений высоты уровня жидкости в аппарате. В таких уровнемерах поплавок следит за уровнем жидкости.

Действие уровнемеров с пружинным поплавком основано на изменении выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок при его погружении в жидкость. Такой поплавок удерживается в подвешенном состоянии посредством пружинного элемента. Благодаря этому значительные по величине изменения уровня жидкости будут приводить лишь к небольшим перемещениям поплавка.

· С помощью гидростатических уровнемеров. Они служат для измерения гидростатического давления столба жидкости. Различают гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнемеры.

Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на изменении давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости, с измеряемым уровнем при изменении последнего. Их часто применяют для определения уровня жидкостей с повышенной вязкостью. Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по перепаду давления между столбами измеряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен [1].

· Для предотвращения взрывов на объектах химической промышленности не применяются приборы, принцип работы которых основан на получении электрического сигнала, например: электрические уровнемеры (емкостные и омические), и достаточно дорогой и опасный радиоактивный метод.

38. Сущность измерения расхода по методу переменного перепада давления

Наиболее распространенным и изученным методом измерения расхода жидкости, пара и газа является метод переменного перепада давлений. Измерение расхода по этому методу основано на измерении потенциальной энергии (статического давления) вещества, протекающего через местное сужение в трубопроводе. В измерительной технике сужающими устройствами (первичными преобразователями) служат диафрагмы, сопла и сопла Вентури. Из этих трех типов сужающих устройств наиболее часто применяется диафрагма [1].

Диафрагма (рис.1) представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы его отверстие было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода. Сужение потока начинается до диафрагмы, затем на некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей за диафрагмой больше, чем перед ней.

Рис 1. Характер потока и график распределения статического давления при установке сужающего устройства в трубопроводе

Давление струи около стенки трубопровода несколько возрастает из-за подпора перед диафрагмой и понижается до минимума за диафрагмой в наиболее узком сечении струи. Далее по мере расширения струи давление потока около стенки снова повышается, но не достигает прежнего значения. Потери части давления р_п объясняется главным образом потерей энергии на трение и завихрения.

Разность давлений (p'₁ — p'₂)является перепадом, зависящим от расхода среды, протекающей через трубопровод.

Характер потока и распределение давления одинаковы во всех типах сужающих устройств. Вследствие того что струя, протекающая через сопло, почти не отрывается от его профилированной части, потери на завихрения возникают в основном за соплом, поэтому остаточная потеря давления р_п в сопле по сравнению с диафрагмой меньше. Еще меньше потери давления р_п в сопле Вентури, профиль которого близок к сечению потока, проходящего через сужение.

При измерении расхода по методу переменного перепада давления протекающее вещество должно целиком заполнять все сечение трубопровода и сужающего устройства; поток в трубопроводе должен быть практически установившимся; фазовое состояние веществ не должно изменяться при прохождении через сужающее устройство (жидкость не должна испаряться, пар должен оставаться перегретым и т. п.) [1].

Для установления зависимости расхода вещества от перепада давлений, возникающего на сужающем устройстве, используют практические зависимости:

-объёмный расход ,

-массовый расход ,

где Q - объемный расход вещества; Q_м - массовый расход вещества;

a - коэффициент расхода вещества; F₀ - площадь отверстия диафрагмы; r - плотность измеряемого вещества; Р₁ - давление вещества непосредственно у стенки трубопровода до сужающего устройства.;

Р₂ - давление вещества непосредственно у стенки трубопровода после сужающего устройства.

12 3 4 5 Следующая ⇒