Трубка Пито – Прандтля – Основы гидравлики и теплотехники: Раздел 1. Основы гидравлики

Трубка Пито / трубка Прандтля

Обычно трубка Пито представляет собой изогнутый под прямым углом стержень, опускаемый в поток таким образом, что проходящий по трубопроводу воздух натекает на отверстие в кончике трубки. Этот воздух создает общее, полное давление. Если в стенках трубки, на некотором расстоянии от кончика, имеются отверстия, воздействуя на которые воздух создает статическое давление, такой прибор называется трубкой Прандтля. Трубка Прандтля позволяет вычитать из значения общего давления значение статического, получая таким образом значение динамического давления, которое затем пересчитывается в скорость и затем в расход.

Кроме данной конструкции прибора имеется также версия, при которой трубка не изогнута под углом, а является полностью прямой. Она погружается в трубопровод на всю длину и имеет отверстия со стороны наплывающего потока по всей длине трубки. Это позволяет измерять скорость не только в центре трубопровода, но по всему диаметру, что уменьшает погрешность расчетов, так как скорость потока отличается в центре трубопровода и ближе к краям.

Еще более усовершенствованная трубка Пито сходна с предыдущей конструкцией, но имеет ряд отверстий также и со стороны, обратной стороне напора, на которых производится измерение только статического давления. Измеряя разницу давлений с двух сторон прибора, определяется скорость потока. Данная версия устройства  также может быть отнесена к датчикам расхода по перепаду давления.

К достоинствам этих приборов относится относительно невысокая стоимость и низкие потери давления. Недостатком можно считать то, что датчик является крайне чувствительным к отклонениям потока от оси измерения (например, в результате турбулентности или движения самого прибора) и то, что для определения расхода необходимо также знать все параметры, влияющие на плотность газа (давление, температуру, влажность). Кроме этого, одним из недостатков является то, что точность этих расходомеров значительно понижается при малых значениях скорости потока (см. диаграмму). К тому же приборы крайне восприимчивы к засорению.

 Турбинные расходомеры

Турбинные расходомеры представляют собой отрезок трубы с помещенным в нее ротором, опирающимся на подшипники, находящиеся в секции трубопровода. Высота ротора обычно составляет 25-30% диаметра трубопровода. В некоторых конструкциях на входе в датчик располагается струевыпрямитель. Лопасти ротора вращаются при прохождении через трубопровод газа так, что скорость вращения пропорциональна объему проходящего газа. Снаружи измерительной камеры располагается магнитная катушка, генерирующая электрический сигнал каждый раз, когда лопасти ротора пересекают магнитное поле. Каждый импульс при этом соответствует определенному объему проходящего через трубопровод газа.

К достоинствам турбинных расходомеров можно отнести то, что профиль потока и завихрения оказывают незначительное влияние на результаты измерений. Эти приборы стабильны и обладают высокой воспроизводимостью. К недостаткам относится наличие подвижных частей и чувствительность к загрязнению, что делает прибор менее надежным и требующим регулярного обслуживания. Кроме этого, как и в большинстве случаев для расчета расхода необходимо обладать информацией о давлении и температуре среды.

Ультразвуковые расходомеры

Действие ультразвукового расходомера основано на том, что скорость распространения ультразвука, пущенного по движению потока отличается от скорости ультразвука, распространяющегося против течения.

Расходомер может быть снабжен парой ультразвуковых излучателей, расположенных на противоположных стенках так, что направление передаваемых ими волн находится под углом 45° к потоку. Сигнал, пущенный в одном направлении движется быстрее, так как к его скорости прибавляется скорость потока, а сигнал, идущий в противоположную сторону, соответственно, замедляется. Прибор измеряет время, требующееся для передачи ультразвукового сигнала и сравнивает значения для сигнала, идущего вдоль потока и против него. Исходя из этих значений рассчитывается значение скорости потока, которая потом переводится в расход.

Другая разновидность ультразвуковых расходомеров использует для измерения эффект Доплера. В этом случае два датчика устанавливаются на одной стенке трубопровода. Ультразвуковая волна от одного излучателя проходит сквозь поток, отражается и, возвращаясь, попадает на второй. Согласно эффекту Доплера, при наличии движения между передатчиком и приемником, частота и длина волн изменяются пропорционально скорости движения. Вычислив разницу частот излучателя и приемника, можно определить скорость потока и, следовательно, расход.

В более сложных ультразвуковых расходомерах может использоваться несколько пар излучателей, расположенных по всей окружности трубопровода.

Ультразвуковые расходомеры обладают большим количеством преимуществ (простота монтажа, точность, надежность, широкий диапазон измерений, возможное высокое давление среды), однако стоят крайне дорого. Значительно более высокая стоимость по сравнению с прочими типами счетчиков расхода является главным недостатком ультразвуковых расходомеров. Кроме этого, показания точности сильно зависят от конкретных условий потока.

Классификация расходомеров газа – часть 1
Классификация расходомеров газа – часть 3

Подобрать расходомер, подходящий для решения Вашей задачи, можно в каталоге продукции или обратившись к нашим техническим специалистам.