РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА

РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА, устройства для измерения количества, расхода и скорости течения жидкостей или газов. Тип используемого для измерений устройства зависит от измеряемой характеристики, величины объемного расхода и требуемой точности измерений. Большинство измерительных устройств этого типа можно отнести, как правило, к одной из следующих трех широких категорий: наполнительные системы, манометрические системы напорного действия и тепловые расходомеры. Ниже описываются примеры таких систем.

Наполнительные расходомеры.

В системах наполнительного действия регистрируются времена заполнения жидкостью одной или нескольких камер, объемы которых известны.

Расходомер с качающимся диском.

Обычно расходомер с качающимся диском или качающейся пластиной используют для измерения расхода холодной (при температуре не выше 32° С) воды в бытовых условиях, когда не требуется высокая точность измерений. Измерительная камера делится пополам диском, который может свободно качаться, т.е. отклоняться вверх и вниз, совершая машущие движения. Последовательные объемы воды проходят через камеру поочередно над диском и под ним. Механически связанный с диском редуктор приводит в движение счетное устройство, которое регистрирует количество прошедшей жидкости на циферблате, проградуированном в литрах или кубометрах.

Преобразователи расхода.

В таких преобразователях расход жидкости определяют по скорости вращения крыльчатки (вертушки), приводимой в действие потоком. Скорость вращения пропорциональна скорости потока. Вращающаяся головка вертушечного расходомера приводит в действие счетное устройство.

Манометрические системы напорного действия.

Дифференциальный манометр является устройством, которым можно измерять разность давлений в двух последовательных точках по тракту трубы. Можно показать, что скорость течения жидкости пропорциональна квадратному корню из этого перепада давления, так что по измеренной разности давлений можно определить расход жидкости. Разность давлений можно определить визуально по разности высот столбов ртути в манометрических трубках или при помощи манометра с сильфонной трубкой Бурдона, который градуируют непосредственно в единицах объемного расхода. Дифманометр может быть снабжен интегрирующим устройством для определения полного объема жидкости, прошедшей за некоторый промежуток времени.

Трубка Пито.

Трубки Пито, или приемники полного давления, традиционно применяют для измерения скорости потока (например, на самолетах). Они удобны как для измерений в фиксированной точке, так и для измерения распределений скорости. Жидкость, движущаяся по трубе, будет подниматься в открытой сверху манометрической трубке до высоты hs (в трубке А на рис. 1,а). Высота hs показывает, насколько статическое давление в жидкости больше барометрического (атмосферного), и называется статическим напором. Следовательно, hs = ps/rg, где ps – разность между статическим давлением в потоке жидкости и барометрическим давлением, r – плотность жидкости и g – ускорение силы тяжести. Отметим, что измерительное отверстие в стенке трубы выполняется строго перпендикулярно к направлению течения, и, следовательно, высота подъема жидкости в манометрической трубке характеризует только статическое давление и не зависит от скорости течения.

Если эту трубку опустить внутрь трубы и изогнуть под углом 90°, направив ее приемное отверстие навстречу потоку (трубка В на рис. 1,а), то жидкость перед ним будет тормозиться до нулевой скорости. Теперь высота столба будет складываться из статического напора и дополнительной высоты, называемой скоростным напором. Эта сумма называется полным напором. Скоростной напор определяется изменением импульса жидкости перед трубкой при изменении ее скорости от V до нуля.

      Рис. 1. ТРУБКИ ПИТО для течений жидкостей (а) и газов (б). А – манометр статического давления; В – манометр полного давления; С – дифференциальный манометр, измеряющий скоростной напор в миллиметрах ртутного (водяного) столба.

Скоростной напор равен разности между высотой ht столба полного напора и высотой hs. Скорость течения можно вычислить по формуле