Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання, які застосовуються в роботі
Одиниці вимірювання Кількість газу – це об’єм (в одиницях вимірювання – л, м3) або маса газу (в кг, т), що пройшла через трубопровід і накопичується у визначених ємностях або використовується в технологічному процесі. Витрата – це кількість речовини, що протікає через поперечний переріз трубопровіду за одиницю часу в момент вимірювання. Витрату рідин і газів визначають в м3/год, м3/хв, л/хв, т/добу, кг/год.
Прилади для вимірювання кількості речовини називають лічильниками кількості, а прилади, які вимірюють витрату речовини, – витратомірами.
Прилади для вимірювання кількості і витрати широко застосовуються у промисловості, оскільки поряд з контролем за ходом технологічних процесів, необхідно визначати витрату газоподібного і рідкого палива, водяної пари, стиснутого повітря, технічної води, складання матеріальних балансів, обліково-розрахункових операцій.
Витратомірами змінного перепаду тиску називають прилади, принцип роботи яких базується на залежності витрати від перепаду тиску на нерухомому пристрої, який встановлений у трубопроводі, або на самому елементі трубопроводу.
Витратоміри, щонайменше, складаються з трьох частин:
1) перетворювач витрати, на якому створюється перепад тиску в залежності від витрати;
2) з’єднувальний пристій, який передає перепад тиску від перетворювача до вимірювального приладу;
3) диференційний манометр, який вимірює перепад тиску, утворений на перетворювачі витрати, і градуйований, зазвичай, в одиницях витрати.
Витратоміри змінного перепаду тиску поділяються на шість самостійних груп в залежності від будови і принципу дії їх перетворювачів витрати.
1) Витратоміри із звужуючим пристроєм: базуються на залежності витрати від перепаду тиску, який утворюється в потоці на звужуючому пристрої внаслідок перетворення частини потенціальної енергії потоку в кінетичну.
2) Витратоміри з гідравлічним опором: базуються на залежності витрати від перепаду тиску, який утворюється на гідравлічному опорі.
3) Відцентрові витратоміри: базуються на залежності витрати потоку від перепаду тиску, який утворюється на заокруглені трубопроводу в результаті дії відцентрової сили в потоці.
4) Витратоміри з напірним пристроєм: базуються на залежності витрати від перепаду тиску, який утворюється напірним пристроєм внаслідок місцевого переходу кінетичної енергії струменю в потенціальну.
5) Витратоміри з напірним підсилювачем: базуються на залежності витрати від перепаду тиску, який утворюється напірним підсилювачем, як внаслідок переходу кінетичної енергії струменя в потенціальну, так і внаслідок часткового переходу потенціальної енергії в кінетичну.
6) Струменеві витратоміри: базуються на залежності витрати від перепаду тиску, який утворюється за удару струменя.
Найбільш поширеними серед перерахованих приладів є витратоміри із звужуючим пристроєм [1].
Для вимірювання витрати газу у трубопроводі на шляху потоку встановлюють звужуючий пристрій. В потоці газу, який протікає через звужуючий пристрій створюється перепад тиску. Таким чином, вимірюючи перепад тиску дифманометром і знаючи залежність між перепадом тиску і витратою визначають витрату газу.
Під час протікання газу через діафрагму (рис. 1.1, а) внаслідок переходу частини потенціальної енергії в кінетичну, середня швидкість потоку у звуженні збільшується. В результаті цього статичний тиск потоку за діафрагмою (р2) стає меншим, ніж перед нею (р1). На (рис. 1.1, б) зображено зміну тиску під час проходження газу через діафрагму. Позначимо через А-А той переріз трубопроводу, починаючи з якого буде відчутним вплив діафрагми на характер потоку. В цьому перерізі потік починає звужуватися, відриватися від стінок трубопроводу, як наслідок, середня швидкість потоку (рис. 1.1, в) почне збільшуватись. Внаслідок інерції струмінь продовжує звужуватися і на деякій відстані після діафрагми. Тому місце найбільшого звуження струменя буде знаходитися в перерізі В-В. Відстань від перерізу А-А до діафрагми не перевищує діаметра трубопроводу D, а відстань від перерізу В-В до заднього торця діафрагми приблизно дорівнює 0,5D.
На ділянці від перерізу А-А до перерізу В-В (рис. 1.1) середня швидкість потоку зросте від до . Відповідно зростає і кінетична енергія струменя. Це збільшення швидкості і кінетичної енергії може здійснюватися тільки за рахунок зменшення потенціальної енергії та, як наслідок, спаду тиску від рА до рВ. Далі струмінь починає поступово розширюватися і в перерізі С-С знову досягає стінок трубопроводу. Цей процес буде супроводжуватися поступовим зменшенням швидкості потоку і частковим відновленням початкового тиску.
В перерізі С-С швидкість дорівнюватиме початковій , (якщо вважати, що густина середовища не змінилась), але тиск рС буде меншим, ніж рА, внаслідок значної втрати енергії в застійних зонах Е, що знаходяться за діафрагмою. Струмінь, що рухається з великою швидкістю буде захоплювати прилеглі частинки із застійних зон Е, що зумовлює деякий спад тиску в цих зонах. Це призведе до часткового зворотнього руху середовища від перерізу С-С до перерізу В-В. В застійних зонах виникають сильні вихороутвореня і втрати енергії. Залишкові втрати тиску (рА – рС) складають для діафрагм від 40 до 90 % від перепаду тиску рА – рВ і зменшуються із збільшенням відносного перерізу отвору діафрагми m =(d/D)2. Безпосередньо в отворі діафрагми втрати енергії на тертя і удари складають не більше 2 % від перепаду тиску рА– рВ.
Рисунок 1. 1 – Принцип роботи витратомірів змінного
- Загальні методичні вказівки
- Вимоги до виконання і оформлення лабораторних робіт
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- Лабораторна робота № 2
- 2 Непрямі вимірювання фізичних величин. Опрацювання результатів опосередкованих вимірювань
- Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання товщини
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- Лабораторна робота № 3
- 3 Вивчення методики і засобів повірки електромеханічних амперметрів і вольтметрів
- Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимі-рювання, які застосовуються в роботі
- Магнітоелектричної системи
- Електромагнітної системи
- Електродинамічної системи
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- Лабораторна робота № 4
- 4 Вивчення принципу дії, будови і методики повірки манометрів з трубчатою пружиною за допомогою вантажопоршневого манометра
- Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання, які застосовуються в роботі
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- (Справа) біметалічного термометра
- Термометра
- Порядок виконання роботи
- Повірки біметалічного (манометричного) термометра
- Запитання до самоконтролю
- Лабораторна робота № 6
- 6 Вивчення принципу дії, будови і методики повірки об’ємних (камерних) лічильників за допомогою взірцевого витратоміра змінного перепаду тиску
- Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання, які застосовуються в роботі
- Перепаду тиску
- Лічильника газу
- Будова мембранних лічильників газу
- Порядок виконання роботи
- (Камерних) лічильників
- Трубопроводу на рівновеликі концентричні площі (вказано точки заміру)
- Цифрового диференційного манометра
- Швидкісної трубки Піто
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- Лабораторна робота № 8 Дослідження метрологічних характеристик вимірювального перетворювача
- Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання, які застосовуються в роботі
- Р исунок 8. 2 – Cхема вимірювання електричного опору вимірювального перетворювача температури
- Вимірювального перетворювача
- Порядок виконання роботи
- Запитання до самоконтролю
- Перелік рекомендованих і використаних джерел
- Додаток а Значення коефіцієнтів Стьюдента для визначеної кількості спостережень із заданою ймовірністю
- Додаток б Методика виявлення промахів
- Додаток в Наближені числа. Запис кінцевого результату вимірювання
- Додаток д Основні співвідношення між одиницями тиску
- Додаток е Додаткові умовні позначення, які наносяться на шкали приладів, призначених для вимірювання тиску середовища з певними властивостями
- Додаток з Графіки і таблиці