Контроль расходов жидких и газообразных сред

Расходомеры переменного уровня. Расходомеры данного типа реализуют известную зависимость расхода жидкости через отверстие истечения, расположенного в дне сосуда, от уровня жидкости:

, (7.3)

где β – коэффициент расхода;

F₀ – площадь отверстия истечения;

g – ускорение силы тяжести;

h – уровень жидкости

Наибольшее распространение получили расходомеры с пульпосливом (рис. 7.14), где контролируемая среда вытекает из вспомогательной емкости (расходомерный бак) через калиброванную щель. Они получили название – щелевые расходомеры.

В случае прямоугольной щели (рис. 7.14 б) расход жидкости определяется выражением:

, (7.4)

здесь m – коэффициент расхода (для пульп m=0,65);

b – ширина порога слива;

K – постоянный коэффициент

Как следует из формулы, связь между расходом жидкости и уровнем нелинейна, что создает некоторые трудности при контроле параметра.

Связь можно получить линейной, если сделать переменной ширину порога слива (b_i):

(7.5)

Коэффициент K определяется по формуле K=Q_max/h_max

Профиль щели, построенный по уравнению (7.5) показан на рис. 7.14, в.

В нижней части криволинейный профиль заменяется прямоугольным, так как при приближении h_i к 0 величина b стремится к бесконечности. Поэтому начальным участком шкалы (h₀) пользоваться нельзя.

Щелевые расходомеры широко применяются при контроле расходов пульп и суспензий.

Расходомеры переменного перепада давления (РППД). Используются при контроле расходов жидких и газообразных сред. Позволяют измерять большие расходы сред при высоких внутренних давлениях в трубопроводах.

Принцип работы основан на измерении перепада давления, возникающего на специальном сужающем устройстве, помещенном в трубопроводе. Виды сужающих устройств показаны на рис. 7.15.

Перепад давления Δp – p₁ – p₂ возникает в соответствие с законом Бернулли:

, (7.6)

где p₁, v₁ – давление и скорость потока до сужающего устройства;

p₂, v₂ – то же после сужающего устройства;

ρ- плотность среды

Из (6.6) следует:

Массовый расход составит:

, (7.7)

здесь α – коэффициент, зависящий от типа сужающего устройства;

S – сечение проходного отверстия сужения

Достаточная точность контроля обеспечивается только стандартными сужающими устройствами (на рис. 7.15 а, б, в), которые изготовляются с высокой точностью из специальных сталей. Для чистых жидкостей и газов применяют нормальные диафрагмы, для контроля расходы пульп и суспензий рекомендуется использовать сопло или трубу Вентури (рис. 7.16), рабочие поверхности которых для повышения износостойкости могут футероваться различными стойкими к истиранию материалами (например, каменное литье) или гуммироваться.

Для предотвращения попадания твердой фазы контролируемой среды в полости дифманометров отбор давлений осуществляется с помощью разделительных сосудов (2).

Верхняя и нижняя полости разделительных сосудов разделены вялой мембраной, при этом верхние полости и полости дифференциального манометра заливаются дистиллированной водой.

Расходомеры постоянного перепада давлений. К данной группе относятся ротаметры и поршневые расходомеры (рис. 7.17). Здесь при изменении расхода среды меняется проходное сечение за счет перемещения рабочего элемента вверх – поплавка в ротаметрах или поршня в поршневых расходомерах.

Перемещение рабочих элементов преобразуется в электрический сигнал с помощью трансформаторных преобразователей.

Ротаметры применяются для измерения небольших расходов газообразных и жидких (преимущественно чистых) сред.

Поршневые расходомеры могут контролировать расходы вязких жидкостей, например, мазута.

Электромагнитные расходомеры. Применяются для контроля больших расходов жидких токопроводящих сред (рис. 7.18). В основе работы лежит известный закон электромагнитной индукции (закон Фарадея).

Расходомер содержит участок трубы (1), выполненный из немагнитного и неэлектропроводного материала, который пронизывается магнитным полем (Н). В столбиках жидкости (2), пересекающих магнитный поток со скоростью V, наводится эдс:

Е_вых=klHV,

где k– коэффициент; l – длина столбика жидкости (расстояние между электродами (3)); Н – напряженность поля; V – скорость потока.

Таким образом, измеряя Е_вых, можно судить о расходе потока, который составит Q=SV=SE/(klH),

здесь S – площадь сечения трубы.

Основные недостатки расходомера – невысокая точность измерения, зависимость показаний прибора от свойств контролируемой среды.

В промышленности хорошо себя зарекомендовал электромагнитный расходомер МР-400К.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: