- •Часть 1.
- •Раздел I. Измерения. Обработка результатов измерений.
- •Глава 1. Общие сведения о измерениях и средствах измерений.
- •Понятие об измерении.
- •Классификация измерений.
- •1.3. Задачи и качество измерений.
- •1.4. Погрешности измерения и измерительных приборов
- •1.5. Средства измерения.
- •1.6. Показатели качества средств измерения.
- •Показатели назначения.
- •1.8. Метрологическая надежность средств измерения.
- •Глава 2. Градуировка и поверка приборов.
- •Глава 3. Основные принципы построения и работы измерительных преобразовтелей.
- •Раздел II. Приборы и методы измерения параметров теплотехнических систем.
- •Глава 1. Приборы и измерения давлений и сил. Классификация.
- •1.1. Единицы измерения давлений.
- •1.2. Классификация приборов измерения давления.
- •1.2.1. Жидкостные приборы.
- •1.2.2. Манометры с упругим элементом.
- •1.2.3. Электрические манометры.
- •1.2.4. Измерители высоких давлений и разрежений.
- •1.2.5. Особенности измерения давлений в сложных условиях.
- •Приборы измерения давления
- •Глава 2. Приборы измерения сил.
- •2.1.Механические динамометры.
- •2.2. Гидравлические динамометры.
- •2.3. Упругие динамометры с электрическими датчиками. Тензометрические датчики.
- •Глава 3. Приборы измерения температур.
- •3.1. Понятие температуры. Температурные шкалы.
- •3.2. Приборы измерения температуры.
- •3.2.1. Контактные измерители температур.
- •3.2.2. Приборы бесконтактного измерения температур.
- •Пирометры частичного излучения
- •Оптические пирометры
- •Фотоэлектрические пирометры.
- •Пирометры спектрального отношения
- •Пирометры суммарного излучения.
- •3.3. Способы снижения метрологической погрешности контактных методов измерения температур.
- •Глава 4. Приборы измерения количества и расхода.
- •4.1. Объемные расходомеры.
- •4.2. Скоростные тахометрические расходомеры.
- •4.3. Расходомеры обтекания. Ротаметры.
- •4.4. Прочие измерители объемного расхода.
- •4.5. Расходомеры постоянного и переменного перепада давления.
- •4.6. Измерение скорости и расхода жидкости и газа пневмометрическими трубками (трубками Пито).
- •4.7. Измерение массовых расходов
- •4.7.1. Измерение массового расхода при маломеняющейся плотности.
- •4.7.2. Измерители массового расхода при значительных изменениях плотности гомогенных потоков.
- •4.7.3. Измерение массового расхода гетерогенных потоков.
- •4.8. Особенности градуировки и поверки расходомеров.
- •Раздел III. Основы дозиметрии.
- •1. Измерение интенсивности излучения.
- •2. Допустимые дозы.
- •3. Детекторы радиоактивного излучения.
- •Раздел IV. Методы и средства неразрушающего контроля материалов и изделий.
- •Глава 1. Акустические методы и средства нк.
- •1.1. Характеристики акустических методов.
- •1.2. Принципы построения акустических приборов.
- •Глава 2. Радиоволновые методы и средства нк.
- •2.1. Принципы построения радиоволновых приборов нк.
- •2.2. Приборы радиоволнового неразрушающего контроля.
- •Глава 3. Ионизирующие (радиационные) методы и средства нк.
- •Глава 4. Магнитные методы и средства нк
- •Глава 5. Токовихревые методы и средства.
- •5.1. Общие принципы токовихревых методов нк.
- •5.2. Токовихревые преобразователи.
- •5.3. Измерительные цепи токовихревых приборов.
- •5.4. Особенности контроля материалов и изделий токовихревым методами.
- •Глава 4. Магнитные методы и средства нк
4.3. Расходомеры обтекания. Ротаметры.
Большую группу расходомеров составляют приборы, первичный преобразователь которых («поплавок», поршень, диск, пластина или крыло) воспринимает силовое воздействие набегающего потока измеряемой жидкости. Обтекаемое тело перемещается или прямолинейно, сохраняя положение своей оси симметрии, или поворачивается вокруг точки крепления. Силам, действующим со стороны потока, противодействуют сила веса обтекаемого тела (при вертикальном направлении потока снизу вверх) или сила, развиваемая специальной пружиной, поддерживающей тело (в этом случае направление потока может быть произвольным). Выходным сигналом таких приемных преобразователей служит величина перемещения или угол поворота. На рис. 30 приведены принципиальные схемы действия приемных преобразователей расходомеров обтекания. В первых трех схемах (Рис 30 а, б, е) уравновешивающая сила постоянна и равна силе веса перемещающегося тела; равновесное состояние тела достигается за счет того, что при его движении автоматически регулируется величина сил воздействия потока путем изменения площади проходного сечения. Так, в первой схеме (рис. 30, а) поплавок перемещается в вертикальной конической трубке; по мере его подъема (с ростом расхода) увеличивается площадь кольцевого проходного сечения, благодаря чему уменьшаются силы действия потока. Во второй схеме (рис. 30, б) изменение проходного сечения происходит за счет подъема профилированного (конического) тяжелого клапана в седле постоянного сечения; в третьей схеме (рис. 30, в) поднимающийся поршень открывает сливные окна в стенке цилиндра. Очевидно, что поскольку уравновешивающая сила веса постоянна, то во всех равновесных состояниях поднимающегося тела (поплавка, клапана, поршня) сила действия потока также остается одной и той же.
Рис. 30. Расходомеры обтекания.
Из расходомеров обтекания наибольшее распространение в исследовательской практике получили ротаметры различных конструктивных схем. Рассмотрим зависимости между параметрами простейшего показывающего ротаметра со стеклянной трубкой, расчетная схема которого приведена на рис. 31. Здесь в трубке коноидальной формы расположено обтекаемое тело (поплавок), поддерживаемое в равновесном состоянии движущимся снизу вверх потоком. Условие равновесия поплавка в этом случае записывается как
Здесь Δр1-2 — разность давлений в потоке жидкости, создающая подъемную силу; ƒ=πd2/4 — площадь наибольшего поперечного сечения поплавка; Gп — сила веса поплавка в измеряемой жидкости; Vп — объем поплавка; ρп — плотность материала поплавка; ρ — плотность жидкости; g — ускорение силы тяжести. Основные трудности вычисления величины Δр1-2, необходимой для вывода закона движения поплавка, связаны с тем, что последний является плохо обтекаемым телом и рассеивание энергии потока происходит не только на участке между сечениями 1 и 2, но и в вихревом следе, возникающем за поплавком.
Рис. 31. Ротаметр.
Стеклянные трубки применяются при давлениях (6 – 10) * 105Па в связи с их низкой прочностью. При давлениях до 32*106Па применяются ротаметры с металлической трубкой и хвостовиком – указателем, перемещающимся в камере со смотровой щелью.
Ротаметры обладают длительным успокоением и поэтому в быстропеременных потоках не применяются. Основное преимущество ротаметров — возможность измерения как больших, так и очень малых расходов (порядка 30 см3/ч). Нижний предел измерения ротаметра обычно составляет 10—20% от верхнего. Кроме показывающих ротаметров типа производятся ротаметры с электрической и пневматической дистанционной передачей показаний. Приборы выпускаются классов точности 1,0; 1,5; 2,5.
Прочие типы расходомеров обтекания имеют несколько меньшее применение, чем ротаметры. Все они должны проходить индивидуальное градуирование на рабочих жидкостях; погрешности измерения в нормальных условиях работы могут доходить до ±(2—5)%.