Приборы для измерения расхода

Приборы для измерения расхода жидкости называются расходомерами. Их можно разделить на две группы: гидравлические и механические.

В механических расходомерах применяют гидравлические машины различных типов.

Гидравлические расходомеры основаны на принципе определения скорости движения жидкости при установившемся режиме. Если известны скорость движения жидкости и площадь проходного сечения, то расход жидкости определяется по соотношению

Q= S v. (9.11)

Скорость движения жидкости определяется косвенным путем -замером гидростатического давления или гидростатического напора. В соответствии с этим гидравлические расходомеры можно разделить на дроссельные и трубчатые (скоростные).

Дроссельные расходомерыоснованы на принципе обеспечения перепада давления в двух живых сечениях. Для этого в трубу устанавливается специальное суживающее устройство, уменьшающее площадь живого сечения потока. Такими устройствами (рис. 9.7) являютсятруба Вентури, сопло и диафрагма.

Рис. 9.7.Дроссельные расходомеры:

а– труба Вентури; б – сопло; в – диафрагма

Принцип действия всех этих устройств -один и тот же. При прохождении жидкости через суживающее устройство в узкой его части скорость движения жидкости увеличивается, а пьезометрический напор уменьшается, в результате чего возникает перепад давлений. Перепад давлений замеряется пьезометром или дифференциальным манометром.

Чтобы получить искомую зависимость расхода Q от перепада давлений p1p2 для двух живых сечений 11 и 22, составим уравнение Бернулли для горизонтально расположенной трубы (z1=z2)

p1/rg+ v12/2g= p2/rg+ v22/2g.

При этом, учитывая небольшое расстояние между живыми сечениями, пренебрегаем потерями напора по длине и местными потерями. Тогда после несложных преобразований получим

h= v22/2.- v12/2g, (9.12)

где h – пьезометрический перепад давлений

h= (p1- p2)/rg. (9.13)

Используя уравнение неразрывности струи v1S1 = v2S2, находим v1 и подставляем его значение в уравнение (9.12),откуда находим

Таким образом, с учетом соотношения (9.13) будем иметь окончательноследующее выражение для определения расхода жидкости

,

где C – постоянная прибора, определяемая соотношением

.

Трубчатый расходомер-это две трубки – пьезометрическая трубка и трубка Пито, для удобства объединенные в одну трубку. Трубки расходомера соединяются, например, с дифференциальным манометром (рис. 9.8).

Рис. 9.8. Трубчатый расходомер

Если расходомер установить в поток жидкости, манометр покажет разность уровней жидкости. Разность уровней является скоростным напором, т.е.

h= v2/2g.

Следовательно,                     

Трубчатые расходомеры удобно применять для открытых водоемов.