Лекция № 8. Измерение скорости жидкости и газа

Основными параметрами движения потоков жидкости в открытых каналах или внутри трубопроводов, а также потоков пара, газа или плазмы являются расход, т. е. количество вещества, протекаю­щее через какое-либо сечение потока в единицу времени, и общее количество протекшего вещества. Расход и количество связаны между собой точно так же, как скорость и путь при движении твер­дых тел. И ту и другую величину можно выразить через единицы объема и массы, соответственно говоря об объемном расходе Q и массовом расходе М. Иногда интересуются также скоростью v по­тока, которая может быть местной (в данной точке сечения потока), усредненной по некоторой части сечения потока и средней по всему сечению.

Измерение количества жидкости, газа и пара производится либо путем периодического отмеривания одинаковых объемных или массовых доз вещества, либо путем интегрирования расхода. Пер­вый метод, как правило, осуществляется с помощью чисто меха­нических средств, и поэтому ниже рассматриваются только методы, связанные с измерением расхода.

Особенностью приборов для измерения расходов является малое значение их динамического диапазона, редко превышающее D_п = 10 ÷15, в то время как величина измеряемых расходов может лежать в диа­пазоне от 10^-3 до нескольких тысяч кубометров в час.

Напомним, что динамический диапазон – это отношение самой большой величины, которую может измерить прибор, к самой маленькой.

Расходомеры с преобразованием в перепад давления состоят чаще всего из некоторого сужающего устройства (диафрагма, сопло и т. д.) и дифференциального манометра, измеряющего перепад давления, создаваемый сужающим устройством. Объемный и мас­совый расходы выражаются соответственно формулами:

Q = v·S, M = ρ·Q,

Где v – средняя по сечению скорость потока, ρ· плотность жидкости, S — площадь поперечного сечения канала.