Расходомеры постоянного перепада давления

(ротаметры)

Ротаметр (рис. 6.6) представляет собой вертикальную конусную

трубку 1, в которой находится поплавок 2. Измеряемый поток, про-

ходя через ротаметр снизу вверх, создает перепад давлений до и

после поплавка. Этот перепад давлений, в свою очередь, создает

подъемную силу, которая уравновешивается весом поплавка (в слу-

чае произвольного направления потока — силой противодействую-

щей пружины).

Если расход через ротаметр изменится, то изменится и перепад

давлений. Это приведет к изменению подъемной силы и, соответ-

ственно, к нарушению равновесия поплавка. Поплавок начнет пере-

мещаться; так как трубка ротаметра конусная, то при этом будет

изменяться площадь проходного сечения в зазоре между поплавком

и трубкой.

В результате произойдет изменение перепада давлений, а следо-

вательно, и подъемной силы. Когда перепад давлений и подъемная

сила снова вернутся к прежним значениям, поплавок уравновесится

и остановится. Таким образом, каждому значению расхода через

ротаметр соответствует определенное положение поплавка. Во из-

бежание трения и удара поплавка о стенку трубки в его верхнем обо-

де выполнены наклоненные к вертикали прорези 3. Вещество, про-

текая через прорези, придает поплавку вращение, и он центрируется

в середине потока.

Уравнение объемного расхода для ротаметра имеет вид

где α — коэффициент расхода; FK — площадь кольцевого отверстия

между верхней частью поплавка и конусной трубкой; g - ускорение

свободного падения; V— объем поплавка; ρп — плотность материала

поплавка; ρ — плотность вещества потока; ƒ — площадь наибольше-

го поперечного сечения поплавка.

Из этого выражения следует, что если коэффициент расхода а при-

нять постоянным, то расход вещества может быть определен по зна-

чению площади кольцевого отверстия FK. Учитывая, что FK — функция

положения поплавка, значение высоты его подъема служит мерой рас-

хода.

Ротаметры выпускаются со стеклянными и металлическими труб-

ками. У ротаметров со стеклянной трубкой шкала нанесена прямо на

поверхности трубки. Такие ротаметры предназначены для измерения

газов или прозрачных жидкостей. Указателем служит верхняя гори-

зонтальная плоскость вращающегося поплавка. В ротаметрах с ме-

таллической трубкой используется дистанционное измерение поло-

жения поплавка при помощи преобразователей линейного переме-

щения в унифицированный электрический или пневматический

сигнал.

Ротаметры имеют большой диапазон измерения (отношение верх-

него предела измерения к нижнему 10:1) и сохраняют точность из-

мерений даже при очень малых расходах; используются для измерения

объемного расхода плавно меняющихся однородных потоков чистых

и слабозагрязненных жидкостей и газов.