Цилиндрическая и шаровая насадки

Цилиндрическая насадка представляет собой трубку с тремя отверстиями, находящимися на некотором расстоянии от торца трубки в одной плоскости. Боковые два отверстия располагаются симметрично относительно центрального отверстия под углом (рис. 3.16). Насадка позволяет измерять скорость, давление и полный напор.

Рис. 3.16. Цилиндрическая насадка:

1,2,3 - отверстия в насадке; 4 - трубка-насадка; 5 - трубочки отверстий

Основным элементом шаровой насадки является шарик (приемник давления), размещенный на торце цилиндрической трубки (державки). Шарик диаметром мм имеет пять отверстий, находящихся в двух перпендикулярных друг другу диаметральных плоскостях. Угол между боковыми четырьмя отверстиями и центральным отверстием составляет . На конце насадки имеется пять штуцеров, которые соединяются тоненькими трубочками, проходящими внутри трубки, с отверстиями шарика насадки.

Оптический метод

Метод связан с использованием лазеров. При применении лазера не происходит возмущение потока, так как в нем отсутствует какое-либо инородное тело. Измерение скорости основано на использовании доплеровского смещения частоты света, рассеянного в потоке жидкости и содержащего неоднородности.

Установлено, что применение водопроводной воды соответствует требованиям неоднородности жидкости. Метод измеряет составляющие скорости в точке , , в определенном выбранном направлении потока с весьма высокой степенью турбулентности.

Общее название установок - лазерный измеритель скорости, ЛДИС. Например, гелий-неоновый лазер.

Точность фиксации измеряемой точки в измеряемом поле составляет менее 0,1 мм. Это позволяет исследовать пограничный слой при обтекании любых тел потоком жидкости или газа с весьма большой точностью. Следует отметить, что применение ЛДИС при исследовании распределения скоростей в потоке жидкости требует наличия специальных гидравлических стендов и оборудования.

Измерение расхода

Стандартные сужающие устройства. К сужающим устройствам, использующимся для измерения расхода жидкости и газов, относятся: стандартные диафрагмы, сегментные диафрагмы, сопла и водомеры Вентури. Измерение расхода жидкости осуществляется по перепаду (разности) давлений на сужающем устройстве. Перепад давления возникает в результате повышения средней скорости в сужающей части устройства, т.е. увеличения кинетической энергии. В итоге гидростатическое давление в пределах суженного сечения устанавливается меньше давления перед сужающим устройством. Перепад давления (напоров) будет тем больше, чем больше будет расход потока жидкости. Зависимость между расходом несжимаемого потока жидкости и разностью давлений устанавливается с помощью уравнения Бернулли (см. 3.12, расходомер Вентури).

Разность давлений в сужающем устройстве определяется с помощью дифманометров поплавкового, кольцевого сильфонного и мембранного типов. Следует отметить, что при измерении перепадов более совершенным устройством является измерительный преобразователь «Сапфир».

Например, «Сапфир 22ДД» позволяет определить перепад давлений в диапазоне от 60 Па до 16 МПа. Перепаду давлений соответствует электрический сигнал в микроамперах (мкА). Электрический сигнал передается прибору, который преобразует его в величину расхода жидкости и фиксирует текущий расход на шкале прибора или на табло. При применении в приборном оснащении микропроцессов расход записывается во временном отсчете и позволяет показать средние расходы за определенные промежутки времени.

Электромагнитные расходомеры. Принцип работы расходомера заключается в использовании явления электромагнитной индукции. Прибор состоит из первичного блока, встраиваемого в трубопровод, и измерительного передающего и показывающего блоков. Первичный блок создает магнитное поле по контуру трубы, по которой движется поток жидкости. В результате изменения средней скорости (расхода) потока изменяется ЭДС (электродвижущая сила) индукции. Величина ЭДС индукции преобразуется в электрический сигнал, соответствующий определенному расходу жидкости. Электрический сигнал в мкА передается на измерительный блок, показывающий текущий расход.

Показания прибора не зависят от плотности, вязкости жидкости, наличия взвешенных твердых частиц в потоке, давления в трубопроводе.

Турбинные расходомеры (счетчики). В корпус расходомера встроена осевая турбинка. Поток воды, проходящий по трубопроводу, куда встроен расходомер, передает кинетическую энергию рабочему колесу турбинки. В результате передачи энергии колесо вращается с определенной угловой скоростью. Частота вращения вала колеса турбинки соответствует расходу жидкости в трубопроводе. Вращение турбинного колеса через червячную передачу, находящуюся в корпусе, передается счетному устройству. Счетное устройство, располагаемое снаружи корпуса, фиксирует расход за интервал времени (час, сутки, месяц). Расходомеры такого типа предназначены для измерения расхода чистой воды.

Тахометрические расходомеры. Тахометрические расходомеры могут быть оснащены тангенциальными или шнековыми преобразователями. У тангенциального преобразователя имеется камера закручивания потока жидкости. Поток, проходя через камеру, приобретает винтовое движение. В камере находится шарик, который за счет центробежных сил при винтовом движении потока прижимается к наружной поверхности камеры при вращении его относительно оси. Частота вращения шарика пропорциональна расходу жидкости. Расходомер оснащен магнитоиндукционным преобразователем, который преобразует угловую скорость шарика в электрический сигнал. Сигнал поступает на измерительно-показывающий блок, фиксирующий расход жидкости.

При шнековом преобразователе закручивание потока проходящей жидкости осуществляется при обтекании лопастей шнека. В результате винтового движения жидкости шарик приобретает вращательное движение относительно оси потока. Угловая скорость его вращения соответствует расходу жидкости.

Расходомеры предназначаются для измерения расходов неагрессивных и чистых жидкостей, без содержания взвешенных частиц.

Ультразвуковые расходомеры. Принцип работы таких расходомеров заключается в фиксации ультразвуковой волны в потоке жидкости. Расходомеры принципиально различаются в зависимости от метода распространения ультразвукового луча. Один тип основан на определении потоком сноса ультразвукового луча, направленного нормально к оси движущейся жидкости. Другой тип расходомера основан на измерении скорости прохождения ультразвуковых импульсов в направлении потока жидкости и против него.

Ультразвуковые расходомеры могут быть переносными или стационарными. Расходомер включает в себя датчики, излучающие ультразвуковые волны, регистрирующие устройства с таймером.

Датчики устанавливаются непосредственно на прямоугольном участке трубопровода напротив друг друга. Прямоугольный участок должен иметь длину, равную диаметрам трубы. Датчики присоединяются к переносному или стационарному регистрирующему устройству. Регистрирующее устройство фиксирует расход, а при наличии таймера - расход за промежуток времени.

Главным достоинством расходомера является возможность бесконтактного измерения расхода любых жидкостей с большой точностью в трубопроводах с диаметром условного прохода от 30 до 1600 мм. Погрешность измерений составляет .