Расходомеры переменного уровня это

Расходомеры переменного уровня;

Принцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными.

В расходомерах с полностью затопленными отверстиями истечения последние имеют круглую форму и располагаются либо в дне, либо в боковой стенке. В расходомерах с частично заполненными отверстиями истечения последние выполнены в виде щели в боковой стенке. Расходомеры переменного уровня могут быть использованы для измерения расхода газонасыщенных нефтей, сточных вод и загрязненных жидкостей, в том числе содержащих взвеси.

В расходомере переменного уровня с затопленным отверстием (рис. 7.17, а) измеряемый поток поступает в сосуд 3 через патрубок 4. На дне сосуда в качестве отверстия истечения обычно устанавливается нормальная диафрагма I. Для предохранения диафрагмы от загрязнения и успокоения потока жидкости внутри сосуда уста-

новлены перегородки 5. Уровень в сосуде определяется по водомер£ ному стеклу 2. Объемный расход вещества Q плотностью р, вытекающего через диафрагму сечением Ео, представим в виде

где а — коэффициент расхода; Pi — Р2 — перепад давления на диафрагме.

Так как истечение происходит в атмосферу, то Pi — P2=Hpg и

Рис. 7.17. Схемы расходомеров переменного уровня

Отсюда следует, что объемный расход из сосуда не зависит от плотности жидкости и определяется уровнем жидкости Я в сосуде. Если диаметр диафрагмы d^50 мм, Я^вОО мм и Red^lO5, то а= =0,598, т. е. как для стандартной диафрагмы при /п=0,05.

При установке диафрагмы в боковой стенке расчетная формула (7.49) остается прежней, а уровень Я должен отсчитываться от центра диафрагмы.

Расходомер с щелевым отверстием истечения (рис. 7.17, б) состоит из сосуда 1, в который через патрубок 2 поступает измеряемая жидкость. Внутри сосуда размещена перегородка, снабженная щитом с профилированной сливной щелью 5, через которую происходит истечение жидкости из левой части сосуда в правую с выходным патрубком 8. Для измерения уровня Я над нижней кромкой щели в защитном чехле установлена пьезометрическая трубка 3, через которую непрерывно продувается воздух, предварительно прошедший систему подготовки газа 6. Давление воздуха в трубке 3, измеряемое дифманометром 7, служит мерой уровня Я (см. гл.

8). Зависимость объемного расхода Q жидкости от уровня Я определяется формой отверстия истечения (рис. 7.17, в). Расход dQ через элементарную площадку шириной х и высотой dy для щели произвольной формы в соответствии с (7.49) запишем в виде

Чтобы проинтегрировать уравнение (7.50), необходимо определить зависимость между х и у. Для этого задаются либо формой щели (например, треугольной, логарифмической или др.), либо желаемой зависимостью между Q и Я.

Зададимся линейной зависимостью

где k — коэффициент, определяемый из условия fe^Qmax/Ятах. Подставляя значение Q из уравнения (7.51) в (7.50), имеем

Методы и средства измерения расхода;

Расход – это количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени. Количество можно измерять в единицах массы (кг, т) или единицах объема (м3). Следовательно, расход можно измерять в единицах массы, деленных на единицу времени (кг/с, кг/мин, кг/ч, т/ч), или в единицах объема, также деленных на единицу времени (м3/с, м3/мин, м3/ч). В первом случае имеем массовый расход, во втором – объемный расход.

Прибор для измерения расхода называют расходомерами, а приборы для измерения количества – счетчиками количества (счетчиками).

Измерение расхода и количества является сложной задачей, поскольку на показания приборов влияют физические свойства измеряемых потоков: плотность, вязкость, соотношение сред в потоке и т.п. физические свойства измеряемых потоков, в свою очередь, зависят от условий эксплуатации, главным образом от температуры и давления. Если условия эксплуатации отличаются от условий при которых производилась их градуировка, то ошибка в показаниях прибора может значительно превысить допустимые значения. Поэтому для серийно выпускаемых приборов установлены ограничения области их применения: по свойствам измеряемого потока, максимальной температуре и давлению, содержанию твердых частиц или газов в жидкости и т.п.

Классификация приборов для измерения расхода

В зависимости от принятого метода измерения приборы для измерения расхода и количества подразделяются на:

1. Расходомеры переменного перепада давления – основаны на измерении перепада давления, который образуется в результате местного изменения скорости потока жидкости, газа или пара. Расходомеры данного вида включают в себя три отдельные части: преобразователь расхода, создающий перепад давления в зависимости от расхода (сужающее устройство); соединительное устройство, передающее перепад давления от преобразователя к измерительному прибору; дифференциальный манометр, измеряющий перепад давления, образованный преобразователем расхода и градуированный в единицах расхода. Стандартные сужающие устройства подразделяются на три типа: нормальная диафрагма, нормальное сопло и труба(сопло) Вентури.

2. Расходомеры постоянного перепада давления (расходомеры обтекания) – основаны на уравновешивании обтекаемого тела потоком измеряемого вещества. Формы обтекаемых тел различны: поплавок, поршень, шар, диск, крыло и т.п. По конструктивным особенностям эти расходомеры подразделяются на ротаметры, поршневые и поплавковые расходомеры.

3. Электромагнитные расходомеры – основаны на законе электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле, будет наводиться э. д. с, пропорциональная скорости движения проводника. В электромагнитных расходомерах роль проводника выполняет электропроводная жидкость, протекающая по трубопроводу и пересекающая магнитное поле электромагнита. При этом в жидкости будет наводиться э. д. с. U, пропорциональная скорости ее движения, т. е. расходу жидкости. Выходной сигнал такого первичного преобразователя снимается двумя изолированными электродами, установленными в стенке трубопровода.

4. Ультразвуковые расходомеры – основаны на сложении скорости распространения ультразвука в жидкости и скорости самого потока жидкости. Излучатель и приемник ультразвуковых импульсов расходомера располагают на торцах измерительного участка трубопровода. Электронный блок содержит генератор импульсов и измеритель времени прохождения импульсом расстояния между излучателем и приемником.

5. Тахометрические расходомеры – основаны на преобразовании скорости потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента. Подразделяются на турбинные, шариковые и камерные.

6. Расходомеры переменного уровня – основаны на зави­симости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой стенке. Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким обра­зом, чтобы указанная зависимость была линейной.

7. Тепловые расходомеры – основаны на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества.

8. Вихревые расходомеры – основаны на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в по­токе в процессе вихреобразования.

Эти расходомеры применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей, известкового молока, диффузионного сока, сус­ла-самотека и т. п. Принцип действия приборов основан на зави­симости уровня жидкости в сосуде от расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в дне или боковой

•стенке. Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким обра­зом, чтобы указанная зависимость была линейной.

Уравнение расхода через отверстие в дне или стенке сосуда в

виде выражается следующей зависимостью:

Используя уравнение (VIII.29), можно вывести зависимость между Q и Н для отверстия любой формы. Для получения равно­мерной шкалы прибора эта зависимость должна быть линейной:

Q = KH . (VIII.30)

где К — коэффициент пропорциональности.

К = Qm ах/ Hm ах-                                      ( VIII .31) ,

Щелевой расходомер с калиброванным незатопленным отвер­стием (щелью) в стенке корпуса (рис. VIII. 16) представляет собой емкость — корпус /, разделенный перегородкой 4 с профилирован­ной щелью. В левой части корпуса, куда подается измеряемая жидкость через подводящий патрубок, производится измерение ее уровня с помощью пьезометрической уровнемерной трубки 2 и из­мерительного прибора — дифманометра 3

Для измерения уровня жидкости могут приме­няться и другие типы уровнемеров.

Жидкость, поступающая в левый отсек корпуса, заполняет его, переливается через профилированную щель и через слив уходит в-приемник и далее — по назначению.

Другой тип расходомера с отверстием в дне сосуда (рис. VIII.17) состоит из приемника — сосуда переменного уровня 1, корпуса 2, выходного отверстия с калиброванной диафрагмой или соплом 3. Высота столба жидкости над калиброванным отверстием 3 изме­ряется с помощью уровнемера-дифманометра 4.

Щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при изме­рении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидко­стей и растворов. Диапазон измерения 0,1—50 м3/ч; основная по­грешность устройства в комплекте со в’торичным прибором ±3,5%. Приборы входят в систему ГСП.

Тепловые расходомеры могут применяться при измерении не­больших расходов практически любых сред при различных их па­раметрах. Кроме того, они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов (опары, теста, фруктовых начи­нок , паст и т. п.). Принцип действия их основан на использовании • зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового расхода этого вещества.

Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным схемам:

калориметрические, основанные на нагреве или охлаждении по­тока посторонним источником энергии, создающим в потоке раз­ность температур;

теплового слоя, основанные на создании разности температур с двух сторон

термоанемометрические, в которых используется зависимость между количеством теплоты, теряемой непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества.

Выбор принципиальной схемы измерения зависит от измеряемой среды, необходимой точности, типа используемых термочувстви­тельных элементов и режима нагрева. Для упруго-вязких пластич­ных веществ, какими являются опара и тесто, а также многие дру­гие пищевые продукты, предпочтительным является измерение по схеме термоанемометра с постоянной температурой подогрева потока.

Чувствительными элементами термоанемометрического тепло-sore расходомера опары и теста (рис. VIII.18). являются резисто­ры R 1 и R 2, помещаемые (наматываемые) на стенке трубопровода на некотором расстоянии друг от друга. Манганиновые резисторы R 3 н R 4 служат для создания мостовой схемы, питаемой от источ­ника напряжения Uпит. Сигнал раз­баланса, пропорциональный измене­нию расхода, подается на электрон­ный усилитель ЭУ, где усиливается и после этого управляет вращением реверсивного электродвигателя РД, который, производя перестановку .движка компенсирующего перемен­ного резистора Rr , изменяет напря­жение питания до тех пор, пока раз­баланс в измерительной диагонали моста не станет равным заданному. Мерой расхода могут служить пока­зания амперметра, ваттметра (на схеме не показан) или положение движка Rp .

С помощью тепловых расходомеров может быть обеспечена точность измерения расхода вязких продуктов ±2 —2,5%.

В настоящее время разработаны и имеют весьма широкие пер­спективы применения вихревые расходомеры, принцип действия ко­торых основан на зависимости от расхода частоты колебаний давления среды, возникающих в по­токе в процессе вихреобразования. Измерительный преобразова­тель вихревого расходомера (рис. VIII.19) представляет собой завихритель 1, вмонтированный в тру­бопровод, с помощью которого поток, завихряется (закручивает­ся) и поступает в патрубок 2. На выходе из патрубка в расширяю­щейся области 4 установлен элек­троакустический преобразователь 3, воспринимающий и

преобразу­ющий вихревые колебания потока в электрический сигнал, который далее приводится к нормализован­ному виду, отвечающему требованиям ГСП.

Завихрения потока формируются таким образом, что внутрен­няя область вихря — ядро, поступая в патрубок 2, совершает толь­ко вращательное движение. На выходе же из патрубка в расши­ряющуюся область 4 ядро теряет устойчивость и начинает асимметрично вращаться вокруг оси патрубка.

Для измерения расходов загрязненных, агрессивных и быстро-кристаллизующихся жидкостей и пульп, а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изме­нения направления движения, когда не могут быть применены дру­гие виды расходомеров, используются расходомеры акустические, чаще всего ультразвуковые. Преимуществами акустических расхо­домеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубо­проводах и др.

Принцип действия акустических расходомеров основан на зави­симости акустического эффекта в потоке от расхода вещества. Из­вестно несколько методов использования звуковых (ультразвуко­вых) колебаний для измерения расходов жидкостей и газов. Один из них, так называемый фазовый, основан на том, что при распро­странении звуковой волны в движущейся среде время ее прохожде­ния от источника до приемника определяется не только скоростью

распространения звука в данной среде, но и скоростью движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению пото­ка, скорости их складываются, если против потока, — вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потоками против него пропорциональна скорости потока, а следовательно, расходу протекающей жидкости.

Акустический расходомер,работаю­щий по двухканальной фазовой схеме (рис. VIII.20), состоит из ультразвуко­вого генератора УЗГ, являющегося ис­точником питания; излучающих пьезо-преобразователей ИП1 и ИП2; прием­ных пьезопреобразователей ПП1 и ПП2; фазовращающего устройства ФУ для устранения путем асимметрии ка­налов преобразователей возникающих фазовых сдвигов;’ электронного усили­теля Ус и измерительного прибора ИП, который градуируется в единицах рас­хода. В качестве пьезоэлементов в пре­образователях чаще всего применяются пластины из титаната бария, могут так­же использоваться пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевой керами­ки, а также магнитострикционные.

Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубопровода так, что их направление в одном канале совпа­дает с направлением потока, а в другом направлено против потока. При отсутствии движения жидкости время передачи импульса т (в с) на расстояние d

В последнее время получают распространение ультразвуковые расходомеры, в которых используется эффект Допплера, заключающийся в том, что ультра­звуковые волны, генерируемые излучателями, отражаются от взвешенных частиц, завихрений, пузырьков газа и т. п. в потоке измеряемой среды и воспринимают­ся приемниками отраженных излучений. Разность между частотами излучаемых и отраженных акустических волн позволяет определить скорость потока.

Измерительный преобразователь таких расходомеров представляет собой устройство, состоящее из двух пьезокристаллов, один из которых является гене­ратором ультразвуковых колебаний, излучаемых под утлом к потоку измеряемой среды, а второй — приемником отраженных колебаний. Излучаемый и отражен­ный сигналы сравниваются с помощью специальных электронных устройств.

В настоящее время акустические расходомеры интенсивно раз­рабатываются, и в ближайшее время, очевидно, предстоит их широ­кое применение в различных отраслях пищевой промышленности.

СЧЕТЧИКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В пищевой промышленности широко применяются средства из­мерений, предназначенные для автоматического учета (счета) штучных изделий в виде отдельных единиц готовой продукции (булок, батонов) или контейнеров (бутылок, ящиков, коробок), заполненных пищевым продуктом и передвигаемых транспортер­ными лентами или другими устройствами. Подобные средства из­мерений подразделяются на две большие группы — контактные и бесконтактные счетчики штучных изделий.

В качестве чувствительных элементов контактных счетчиков используются различные подвесные заслонки или лепестки, звез­дочки, турникеты и т. п. механические устройства, которые приво­дятся в движение от воздействия на них учетных единиц продукции.

На рис. VIII.21 приведена структурная схема механического счетчика со звездочкой 1, имеющей шесть пальцев и жестко закреп­ленной на валу 2. На конце вала укреплена шестигранная втулка 4, фиксирующая каждое из шести положений вала и взаимодейст­вующая с прерывателем 5, соединенным рычагом со счетным механизмом 3. Движущиеся с помощью транспортера 6 единицы про­дукции 7 наталкиваются на пальцы звездочки и поворачивают ее вместе с валом, тем самым производя отсчет на единицу. Для элек­трической передачи показаний на валу счетчика может устанавли­ваться кулачок, который, воздействуя на микропереключатель, фиксирует прохождение через счетчик каждой учетной единицы продукции. Выходные контакты микропереключателя электрически соединяются со счетчиком единичных электрических импульсов. Вместо звездочки на валу могут быть укреплены качающаяся за­слонка или чувствительный элемент другого вида, которые при каждом отклонении их движущейся учетной единицей продукции изменяют показание счетчика на единицу.

Для измерения производительности некоторых агрегатов пище­вой промышленности могут использоваться приборы, измеряющие угловую скорость вращающихся частей (рабочих органов), — та­хометры.

Существует большое число тахометров, основанных на различных принципах действия: центробежные, электрические, магнитоиндукционные, фотоэлектриче­ские, резонансные, стробоскопические и др.

Бесконтактные счетчики, в которых отсутствует непосредствен­ный контакт чувствительного элемента с учитываемой продукцией, являются более надежными устройствами для учета штучных изде­лий. В пищевой промышленности широко применяются фотоэлект­рические счетчики, в которых в качестве чувствительного элемен­та используется фотоэлемент, периодически освещаемый источни­ком света, перекрываемого проходящими между фотоэлементом и источником света учетными единицами продукции. Возникающие при этом электрические импульсы усиливаются с помощью элект­ронного усилителя и подаются на электрический счетчик.

По аналогичной схеме работают радиоизотопные и рентгенов­ские счетчики, основанные на поглощении ионизирующего или рентгеновского излучения предметом, проходящим между источни­ком и приемником излучения. Радиоизотопный релейный счетчик (рис. VIII.22)-предназначен для учета различных по форме и га­баритам предметов 2, движущихся по конвейеру или другому транс­портирующему устройству 3. При этом ионизирующее b-излучение от источника / поглощается или ослабляется, что воспринимается приемником излучения 4. Этот сигнал с помощью релейного блока 5 преобразуется в единичные электрические импульсы, которые от­считываются и суммируются быстродействующим импульсным счетчиком 6.

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).

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 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.

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.

· 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

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 рп 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 рп в сопле по сравнению с диафрагмой меньше. Еще меньше потери давления рп в сопле Вентури, профиль которого близок к сечению потока, проходя­щего через сужение.

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

где Q – объемный расход вещества; Qм – 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.

РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВ

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВ

Расход вещества — это масса или объем вещества, проходяще­го через данное сечение канала средства измерения расхода в еди­ницу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряет­ся расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3/с (м3/ч и т. д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные при­боры расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема веще­ства, проходящего через средство измерения в течение любого, про­извольно взятого промежутка времени. В этом случае они называ­ются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. Расходомеры, наиболее широко рас­пространенные в пищевой промышленности, по принципу действия

разделяются на следующие основные группы: переменного пере­пада давления; обтекания — постоянного перепада  давления; тахометрические; электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические. Кроме того, известны расходомеры, осно­ванные на других принципах действия: резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.

В пищевой промышленности большое распространение получают также измерительные устройства, предназначенные для счета еди­ниц готовой продукции, выпускаемой в виде отдельных изделий (булок, батонов), упаковок (бутылок, коробок, ящиков) и т. п. Кроме того, очень широко используются различные автоматические весы и весовые дозаторы.

Одним из наиболее распространенных средств измерений расхо­да жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, яв­ляются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройст­ва, дифманометра, приборов для изме­рения параметров среды и соедини­тельных линий. В комплект расходомерного устройства также входят пря­мые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными со­противлениями.

Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока из­меряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давле­ния, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужа­ющих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы- Вентури. В качестве измерительных прибо­ров применяются различные дифференциальные манометры, рас­смотренные в главе VII, снабженные показывающими, записываю­щими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о рас­ходе в соответствующей форме и виде.

Измерительная диафрагма представляет собой диск, установ­ленный так, что центр его лежит на оси трубопровода (рис. VIII.1). При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются

зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит по­теря давления рпот.

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом се­чении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

Из рис. VIII.1 видно, что давление по оси трубопровода, пока­занное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства.

Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависи­мости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающе­го динамическое давление обтекающего его потока, от расхода ве­щества. Широко распространенными расходомерами обтекания яв­ляются расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров посто­янного перепада давления основан на зависимости от расхода ве­щества вертикального перемещения тела — поплавка, находящего­ся в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отвер­стия прибора таким образом, что перепад давления по обе сторо­ны поплавка остается постоянным.

В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтека­ния компенсационного -типа, перемещение тела обтекания измеряется по величи­не давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него.

Рассмотрим силы, действующие на поплавок. Мас­са поплавка в рабочем состоянии, т. е. при пол­ном погружении в измеряемую среду (в кг),