Типы и особенности сужающихся расходомеров

Труба Вентури

В данной лабораторной работе используется наиболее распространенный измеритель расхода с сужающимся устройством – труба Вентури, которая работает по принципу измерения перепада давления, появляющегося в сужающем устройстве в результате преобразования некоторой части потенциальной энергии в кинетическую энергию. Принцип действия сужающегося расходомера (СР) - трубы Вентури (рис. 3) - основан на взаимосвязи скорости (расхода) и давления в потоке сплошной среды. При стационарном течении (с постоянным расходом) с увеличением скорости в сжатом сечении давление в нем понижается.

Рис. 3. Схема трубы Вентури

Решая совместно уравнения расхода и энергии (Бернулли), получают расчетную формулу для определения объемного расхода несжимаемой жидкости через сужающее устройство:

(3)

где a - коэффициент расхода СР, зависящий от ряда факторов, но главным образом, от модуля расходомера, равного отношению площади сжатого сечения к площади входа: (4)

S₀ - площадь сжатого сечения, равная

Δ p - перепад давления на СР, равный Δ p=p₁ - p₂;

r - плотность протекающей среды, [ .

Труба Вентури имеет цилиндрическую горловину диаметром dи две конических - входную и выходную - части.

Значения коэффициентов расхода для стандартных труб Вентури приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения коэффициентов расхода α _n для стандартных труб Вентури

Число Рейнольдса α _n

Сварные 1·10⁵-2·10⁵ 2·10⁵ -2·10⁶ > 2·10⁶ 0, 93 0, 92 0, 90

Литые 1·10⁵-1, 5·10⁵ 1, 5·10⁵-2·10⁵ 2·10⁵-2·10⁶ > 2·10⁶ 0, 94 0, 93 0, 92 0, 90

2.2. Сопло Вентури

Разновидностью стандартизированной расходомерной трубы является сопло Вентури. Входная часть его соответствует профилю стандартного сопла (рис. 4) с удлиненной цилиндрической горловиной.

2.3. Диафрагмы

В практике также широко используются СР типа «диафрагма» (рис. 5) и «двойная диафрагма».

Диафрагма[1] в автоматизации является стальной перегородкой внутри трубы с жидкостью или газом. В трубопроводе, по которому протекает жидкое или газообразное вещество, диафрагма создает местное сужение потока. Вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую средняя скорость потока в суженном сечении повышается. Статическое давление потока после диафрагмы становится меньше, чем до нее. Разность этих давлений (перепад давления) тем больше, чем больше расход протекающего вещества.

Рис. 4. Схема течения через сопло Вентури и диаграмма для выбора

стандартного коэффициента расхода a_n

Рис. 5. Схема течения через диафрагму и диаграмма для выбора стандартного коэффициента расхода a_n

Двойная диафрагма - сужающее устройство расходомера, состоящее из двух плоских диафрагм, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, причем первая диафрагма по направлению потока имеет большее отверстие, чем вторая. Двойная диафрагма по своим свойствам - промежуточная между стандартной диафрагмой и стандартным соплом, так как вспомогательная диафрагма при правильно выбранном расстоянии облегчает вход потока в отверстие основной диафрагмы. Двойные диафрагмы имеют постоянные значения диаметров в области средних чисел Re и нередко применяются для измерения расхода вязких веществ. Но конструктивно они сложнее многих других разновидностей диафрагм и сопел, а в пространстве между вспомогательной и основной диафрагмой у них могут скапливаться осадки.

Тарировка расходомеров

Тарировка - то же, что и тарирование – проверка правильности показания измерительных приборов по сравнению со стандартными значениями.

Для практического использования формулу (3) удобнее представить в виде

Q=α A , (5)

где A - постоянная расходомера (безразмерная величина), зависит от условий его работы: неравномерности поля скоростей, мест отбора давлений, длины прямого участка перед СР и др.;

Δ h - разность показаний измерителя давлений (дифференциального ртутного манометра (ДРМ)) до и после СР, визуально наблюдаемая на приборе, [м вод. ст.].

Пересчет показаний ДРМ Δ h, используемого в лабораторной работе в качестве измерителя давлений, из мм рт.ст. в м вод.ст. необходимо произвести следующим образом:

1) полученные показания ДРМ Δ h (в мм рт.ст.) перевести в мм вод.ст. Δ h*из соотношения ;

2) расчитанные Δ h* подставить в приведенную формулу и найти необходимое значение h (в м вод.ст.):

(6)

Вид расчетной формулы для всех типов СР одинаков, отличие заключается лишь в числовых значениях коэффициентов расхода a, который может быть определен для нормализованных, стандартных СР по таблицам и диаграммам. Но в этом случае должны строго выдерживаться технологические условия изготовления расходомера и его монтажа.

На практике, однако, особенно в условиях промышленности, выдержать строгое соответствие стандарту не удается. Поэтому возникает необходимость тарировки расходомера, то есть опытного установления значения, коэффициента расхода и характера его изменения во всем диапазоне измерения (области использования СР в установке).

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒