Принцип работы расходомеров постоянного перепада давления

Классификация средств измерения расхода, их устройство, область применения, преимущества и недостатки.

Совместное регулирование температуры и соотношения расходов газа и воздуха в пламенных печах.

Температура в печи определяется интенсивностью подвода и сжигания топлива и в этом смысле она является регулируемым параметром. Так как за качественное и количественное отношение сжигания топлива отвечает процесс регулирования отношения топлива и воздуха, то следует, что соотношение газ-воздух является регулируемой величиной изменения температуры. Если необходимо понизить температуру в печи, то уменьшают коэффициент расхода воздуха α, и наоборот. Максимальная температура в печи достигается при α=1. (Смотри предыдущий вопрос)

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. Расходомеры, наиболее широко рас­пространенные в пищевой промышленности, по принципу действияразделяются 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.

1. Расходомеры переменного перепада давления (с сужающими уст­ройствами; с гидравлическими сопротивлениями; центробежные; с на­порными устройствами; струйные), преобразующие скоростной напор в перепад давления. 2. Расходомеры обтекания (расходомеры постоянного перепада-ро­таметры, поплавковые, поршневые, гидродинамические), преобразующие скоростной напор в перемещение обтекаемого тела. 3. Тахометрические расходомеры (турбинные с аксиальной или тан­генциальной турбиной; шариковые), преобразующие скорость потока в угловую скорость вращения обтекаемого элемента (лопастей турбинки или шарика). 4. Электромагнитные расходомеры, преобразующие скорость движу­щейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС. 5. Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте увлечения звуковых колебаний движущейся средой. 6. Инерциальные расходомеры (турбосиловые; кориолисовы; гиг­роскопический), основанные на инерционном воздействии массы движу­щейся с линейном ускорением жидкости.

7. Тепловые расходомеры (калориметрические; термоанемометрические), основанные на эффекте переноса тепла движущейся средой от нагретого тела. 8. Оптические расходомеры, основанные на эффекте увлечения света движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися

частицами (Лонплера). 9. Меточные расходомеры (с тепловыми, ионизационными, магнит­ными, концентрационными, турбулентными метками), основанные на измерении скорости или состоянии метки при прохождении ее между двумя фиксированными сечениями потока. Первичный прибор в расходомере может быть – сопло или диафрагма. Недостаток – высокая погрешность.

Принцип действия ротаметров лежит вертикальное перемещение чувствительного элемента (поплавка) под действием потока среды (рис.4). В этих приборах в следствии

изменения проходного сечения (расстояние между поплавком и внутренней стенкой конической трубки) разность давлений на поплавок (перепад давлений) в момент равновесия остается величиной постоянной.

Таким образом, положение поплавка относительно шкалы ротаметра является мерой расхода. При вертикальном перемещении поплавка момент равновесия наступает тогда, когда силы, действующие на поплавок сверху вниз (сила тяжести Fm и сила от действия потока на верхнюю плоскость поплавка Fпв) и снизу вверх (сила действия потока на нижнюю часть поплавка Fпи и сила трения потока о поплавки Fтр), уравновешиваются, т.е. когда Fm + Fпв = Fпи +Fтр, положение у поплавка соответствует определенная величина расхода. После выражения сил, действующих на поплавок, через физические параметры поплавка и среды, а также геометрические размеры поплавка и площадь сечения струя уравнения объемного расхода жидкости при определенном положении поплавка имеет вид:

Qo = Sk √ 2gVn(Pn-P)

PSn

где Qо – объемный расход измеряемой среды, м³/с;

 – коэффициент расхода;

Sk – площадь сечения струи, образованного телом поплавка и внутренней стенкой конической трубки, м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Pn – плотность материала, из которого изготовлен поплавок, кг/м³;

Vn – объем поплавка, м³;

Р – плотность измеряемой среды, кг,м³;

Sn – площадь сечения верхней части поплавка, м².

Коэффициент расхода зависит от конусности трубки, неравномерности в распределении скоростей в кольцевом сечении, потерь на местные сопротивления внутри прибора, геометрической формы и размеров поплавка и прочее.

Ротаметры изготавливают со стеклянными и металлическими трубками, последние снабжаются измерительными преобразователями сигналов и работают в комплекте с измерительными приборами.

Наибольшее распространение получили ротаметры для местного измерения расхода жидкости. Это стеклянная коническая трубка, зажатая между патрубками с фланцами. Патрубки соединены посредством стоек арматуры (тягами), которые являются ребрами жесткости. Внутри трубки имеется поплавок, перемещающейся под действием жидкости или газа потока. Поплавок плавно перемещается за счет вращательного движения и устанавливается в середине потока. Внутри нижнего патрубка имеется седло, на которое опускается поплавок при отсутствии расхода. Верхний патрубок имеет ограниченность хода. Шкала ротаметра наносится непосредственно на стеклянную трубку. Указателем расхода у таких ротаметров служит верхнее горизонтальная плоскость поплавка.

В технологических схемах пищевых производств широко используются трубопроводы, по которым подаются жидкости, газы, проводы и сборники. Трубопроводы и

сборники являются весьма распространенными объектами

регулирования при автоматизации пищевых производств.