Измерение расхода вещества методом переменного перепада давления
Краткое сожержание материала:
Размещено на http:///
ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ВЕЩЕСТВА МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Количество жидкости, газа или пара, проходящее через данное сечение трубопровода в единицу времени, называется расходом этого вещества. В зависимости от того, в каких единицах он измеряется, различают объемный и массовый расходы. Измерение и контроль расхода и количества веществ с целью управления ими способствует повышению качества продукции, проведению научных исследований. В промышленности наиболее часто применяют расходомеры переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные и переменного уровня.
Принцип работы расходомеров переменного перепада давления основан на том, что с изменением расхода вещества изменяется перепад давления, создаваемый сужающий поток устройством, установленным в трубопроводе (рис. 1).
Расходомер переменного перепада давления с сужающим устройством состоит из установленного на трубопроводе сужающего устройства (СУ) 1, соединительных трубок 2 и измерителя перепада давления, например U-образного дифманометра 3. При прохождении вещества через СУ средняя скорость потока увеличивается (рис. 1, б); часть потенциальной энергии давления переходит в кинетическую.
В результате этого статическое давление потока после СУ уменьшается, что вызывает перепад давления на нем (рис. 1, в). Сжатие потока начинается перед СУ за сечением 1-1 и достигает наибольшей величины на некотором расстоянии от СУ в сечении 2-2, затем струя расширяется до полного сечения трубопровода.
Рис. 1.
Статическое давление потока около стенки трубопровода при подходе к СУ возрастает, что обусловлено подпором, и понижается до минимума в месте наибольшего сужения струи. Далее, по мере расширения струи давление потока около стенок повышается, но не достигает прежнего значения на величину потери, обусловленной завихрениями, ударом и трением (сечение 3-3).
Перепад давления на СУ зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода.
Для установления зависимости расхода вещества от перепада давления на СУ запишем закон сохранения энергии, и уравнение неразрывности струи для сечений 1-1 и 2-2:
(1)
(2)
где P'1 и P'2 абсолютные статические давления в сечениях 11 и 22, Па; и W средние скорости потока в этих же сечениях; A1 и А2 площади сечений потоков; с плотность вещества. Введем безразмерные величины: модуль СУ; м = A2/A0 коэффициент сужения струи (где А0 площадь отверстия СУ, d диаметр СУ, D - диаметр трубопровода). Совместное решение уравнений (2) и (3) дает:
. (3)
Обычно перепад давления измеряют не в сечениях АА и ВВ (т. е. не ), а непосредственно до и после сужающего устройства, а именно P = P1 P2. Соотношение между указанными перепадами устанавливается с помощью поправочного коэффициента , т.е.
.
Тогда уравнение (4) примет вид.
, (4)
где Р1 и Р2 перепад давления непосредственно у торцов СУ, Па.
Объемный расход Q равен
или
Введем обозначение . Эта величина учитывает расхождение теоретического и действительного расходов вещества, протекающего по трубопроводу, и называется коэффициентом расхода. Тогда объемный расход выразится:
(5)
При измерении расхода сжимаемых веществ в уравнение (6) следует вводить поправочный коэффициент, учитывающий расширение вещества.
Коэффициент расхода зависит от геометрической формы и размеров СУ, от физических свойств вещества и скорости потока. Для удобства практического применения формулы (6) с выражается в кг/м3. Вместо секундного расхода пользуются часовым; площадь СУ выражают через внутренний диаметр трубопровода D, мм при рабочей температуре t °С. При этих условиях основная рабочая формула, примет вид
(6)
где ДР = (Р1 Р2); К поправочный множитель на изменение внутреннего диаметра трубопровода при отклонении температуры от 20°С.
Диаметр отверстия СУ при температуре его изготовления (20 С) находят по равенству:
.
Расход воздуха рассчитывают по формуле (6), в которой принимается е = 1 и Кt = 1. Перепад давления, определяемый дифманометром, вычисляется по формуле
Где: h20 разность высот столбов воды в дифманометре при 20°С, мм; св плотность воздуха при нормальных условиях, равная 1,29 кг/м3; g ускорение свободного падения.
Подставляя выражение (9) в (7), получаем рабочую формулу объемного расхода Qp, в м3/с
расходомер электромагнитный перепад давление
ЛИТЕРАТУРА
1. Волынский В.А. и др. Электротехника /Б.А. Волынский, Е.Н. Зейн, В.Е. Шатерников: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - 528 с., ил.
2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 200 - 440 с., ил.
3. Основы промышленной электроники: Учебник для неэлектротехн. спец. вузов /В.Г. Герасимов, О М. Князьков, А Е. Краснопольский, В.В. Сухоруков; под ред. В.Г. Герасимова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2006. - 336 с., ил.
4. Электротехника и электроника в 3-х кн. Под ред. В.Г. Герасимова Кн.1. Электрические и магнитные цепи. - М.: Высшая шк. - 2006 г.
5. Электротехника и электроника в 3-х кн. Под ред. В.Г. Герасимова Кн.2. Электромагнитные устройства и электрические машины. - М.: Высшая шк. - 2007 г.
Размещено на Allbest.ru
...Измерение расхода керосина методом переменного перепада давления. Расчет сужающего устройства
Общие принципы измерения расхода методом переменного перепада давления, расчет и выбор сужающего устройства и дифференциального манометра; требования,...
Разработка расходомера переменного перепада давления с соплом ИСА 1932
Измерение расхода жидких и газообразных энергоносителей. Критерии классификации расходомеров и счетчиков. Погрешность измерения расхода у меточных рас...
Разработка расходомера переменного перепада давления с трубой Вентури
Схема и метрологические характеристики корреляционного ионизационного расходомера. Измерение расхода среды методом переменного перепада давления. Тепл...
Измерение расхода потока жидкости через трубопровод
Расчет расхода методом переменного перепада давления с помощью конденсационных и разделительных сосудов, отстойников, воздухосборников, контрольных, з...
Проектирование систем контроля расхода и температуры пара
Измерение расхода пара по методу переменного перепада давления. Расчет диафрагмы, температуры пара и элементов потенциометрической схемы. Оценка точно...