Измеритель потока с тормозящим элементом

На рис. 10.5 показан измеритель потока с тормозящим элементом. Поток отклоняет закрепленный на рычаге элемент, что приводит к прогибу рычага, на котором приклеены тензодатчики. Сила торможения определяется площадью поперечного сечения элемента, плотностью среды, скоростью потока и коэффициентом торможения. Коэффициент торможения зависит от формы тормозящего элемента и практически постоянен, если форма элемента выбрана должным образом.

Рисунок 10.5 Измеритель потока с тормозящим элементом

Измерители потока с тормозящим элементом имеют хорошие частотные характеристики. Симметричные тормозящие элементы устройства этого типа являются двунаправленными измерителями потока, хорошо работающими вблизи точки изменения направления потока. Измерители с тормозящим элементом обычно конструктивно прочные устройства, поэтому часто используются в тех случаях, когда поток содержит взвешенные твердые частицы, что исключает возможность применения многих других типов измерителей потока. С их помощью можно измерять скорость потока, как жидкости, так и газа.

Для измерителя потока с тормозящим элементом можно воспользоваться уравнением

где F_d – сила торможения (H);

C_d – коэффициент торможения;

A – площадь поперечного сечения элемента (m²);

– плотность текучей среды (kg/m³);

V – скорость потока (m/s).

Кроме названных типов расходомеров существует множество других принципов построения расходомеров, а именно радиоактивные расходомеры, расходомеры использующие эффект Доплера, механические расходомеры с различными видами крыльчаток, вертушек, специальных шестеренок и прочие устройства.

Трубки Пито

Рассмотренные выше измерители скорости потока используют возможность установления связи между разностью давлений в двух характерных точках потока и скорости потока. Они относятся к гидродинамическим (аэродинамическим) измерителям потока. К тому же классу измерителей относятся трубки Пито.

Трубка Пито обеспечивает измерение локальных скоростей жидкости или газа в потоке. В трубке имеется два типа отверстий, открытых для текучей среды. На статических входах (или входе) выполненных в виде отверстий, оси которых перпендикулярны направлению потока, действует статическое давление текучей среды Р_ст. Вход (отверстие) на конце трубки собирает заторможенную массу жидкости или газа, находящуюся под полным давлением Р_п. Если трубка Пито расположена параллельно потоку, то разность этих двух давлений из уравнения

где Р – разность давлений (Pа);

Р_ст – давление на статическом входе;

Р_п – полное давление;

– плотность текучей среды (kg/m³);

V – Скорость потока (m/s).

Тогда для несжимаемой среды

На рис. 10.6 показано устройство трубки Пито.

Рисунок 10.6 Трубка Пито

Трубка Пито чаще всего применяется для измерения скорости воздуха в вытяжных трубах и на самолетах, хотя ее можно использовать в любой текучей среде. Трубка Пито отличается точностью и прочностью, минимальным техническим обслуживанием. Основной недостаток – низкая чувствительность при малых скоростях потока и нелинейность связи между разностью давлений и скоростью.