Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет “Львівська політехніка”

Кафедра АТХП

Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати

Інструкція до лабораторної роботи №11

з курсу “Технологічні вимірювання та прилади”

для базового напрямку підготовки 6.0922500

“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Затверджено

на засіданні кафедри

автоматизація теплових

і хімічних процесів

Протокол № 1 від 22.08.2011 р.

Львів 2014

Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати. Інструкція до лабораторної роботи №11 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту “Львівська політехніка”, 2011.- 12 с.

Укладач: Кріль Б.А., доцент

Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор

Рецензенти: Савицький В.К. ,

Вашкурак Ю.З.

Мета роботи - ознайомитись з принципом дії витратомірів змінного перепаду тиску; виміряти витрату повітря за допомогою нормальних звужуючих пристроїв : діафрагм, сопла і сопла Вентурі; порівняти між собою ці три звужуючі пристрої, визначити втрату тиску на кожному з них і оцінити точність вимірювання витрати.

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДУ

Найбільш поширеним методом вимірювання витрати рідин, газів і пари є метод змінного перепаду тисків. Вимірювання витрати цим методом базується на вимірюванні потенційної енергії речовини, що протікає через місцеве звуження в трубопроводі. Мірою витрати є перепад тисків на місцевому звуженні, який вимірюється вторинним приладом - дифманометром.

На рис.1 наведена принципова схема такого витратоміра.

У вимірювальній техніці як звужуючі пристрої застосовуються діафрагми, сопла і сопла Вентурі.

Звуження потоку (рис.2) починається до діафрагми чи сопла, а його максимальне звуження, під дією сил інерції, відбувається на деякій, незначній відстані за ними. Потім потік повністю розширюється, займаючи весь переріз трубопроводу.

Тиск потоку біля стінки трубопроводу перед звуженням підвищується (Р₁) і понижується до мінімального значення на звужуючому пристрої, в найвужчому перетині струменя (P^’₂). Потім, при розширенні струменя, тиск потоку біля стінки знову підвищується, але не досягає попереднього значення. Втрати частини тиску (Р_Т) або невідновні втрати тиску пояснюються, в основному, втратою енергії на тертя і завихрення.

Різницю тисків () називають перепадом тисків, який і є мірою витрати речовини, що протікає через трубопровід.

Характер потоку і розподіл тисків однаковий для всіх видів звужуючих пристроїв, тому теорія і основні рівняння для них також однакові. Відрізняються лише деякі коефіцієнти в цих рівняннях, визначення яких здійснюється експериментальним шляхом.

Залежність між витратою речовини і перепадом тиску можна встановити з рівняння Бернуллі (1) і рівняння нерозривності струменя (2),

(1)

; (2)

де - відповідно: густина речовини, площа прохідного отвору звужуючого пристрою, середня швидкість потоку і абсолютний тиск в даному перерізі (А-А) і (В-В) (рис.2).

Розв’язавши систему рівнянь (1) і (2), одержимо рівняння витрати рідин, пари і газів в об’ємному і масовому виразах:

(3)

(4)

(5)

де - коефіцієнт витрати;- поправка на розширення газоподібного середовища при проходженні його через звужуючий пристрій (для рідини рівне 1);- діаметр отвору звужуючого пристрою, [м] при температурі Т; і - густини середовища відповідно в робочих умовах і приведених до нормальних умов (Т_н=293.15 К, Р_н=101325 Па);

- перепад тиску на звужуючому пристрої [Па]; - об’ємна витрата в робочих умовах [м³/с]; - масова витрата [кг/с];- об’ємна витрата при нормальних умовах [нм³/с].

Розрахунок витрати проводять за стандартною методикою, на основі Правил вимірювання витрати газів і рідин стандартними звужуючими пристроями. РД 50-213-80.

Початком розрахунку є визначення поправок.