3.5. Градуировочная характеристика средств измерения

Градуировка приборов. В ряде случаев шкалы измерительных приборов строятся в безразмерных или относительных единицах либо просто неизвестны значения делений шкалы прибора в единицах измеряемой величины. Такой при­бор необходимо отградуировать [3].

Градуировкой измерительного прибора называют операцию, посредством ко­торой делениям шкалы прибора придают значения, выраженные в установлен­ных единицах измерения. При градуировке экспериментально находят зависи­мость между значениями измеряемой величины и количеством делений по шкале прибора или некоторой косвенной величины. Обычно эту зависимость выражают в виде градуировочных характеристик - таблиц или графически в системе прямоугольных коор­динат: по оси абсцисс откладывают деления по шкале прибора или косвенную величину, а по оси ординат - действительные значения измеряемой величины в соответствующих единицах. Для градуировки технических измерительных при­боров применяют образцовые приборы.

Например, градуировочная характеристика ротаметра находится следующим образом. Измерения производят в 5—6 точках, расположенных равно­мерно по шкале вторичного прибора, и по полученным данным, ко­торые вносят в таблицу, строят градуировочную кривую [3].

Результаты градуировки ротаметра

Показания по шкале прибора, %	Объем V жидкости в мерном баке, л	Время заполнения, с	Действительное значение расхода, л/ч

3.6. Сущность измерения расхода по методу переменного перепада давления

Наиболее распространенным и изученным методом измерения расхода жидкости, пара и газа является метод переменного перепада давлений. Измерение расхода по этому методу основано на измерении потенциальной энергии (статического давления) веще­ства, протекающего через местное сужение в трубопроводе. В измерительной технике сужающими устройствами (первич­ными преобразователями) служат диафрагмы, сопла и сопла Вентури. Из этих трех типов сужающих устройств наиболее часто применяется диафрагма [1].

Диафрагма (рис.1) представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы его отверстие было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода. Сужение потока начинается до диафрагмы, затем на некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей за диафрагмой больше, чем перед ней.

Давление струи около стенки трубопровода несколько воз­растает из-за подпора перед диафрагмой и понижается до мини­мума за диафрагмой в наиболее узком сечении струи. Далее по мере расширения струи давление потока около стенки снова повышается, но не достигает прежнего значения. Потери части давления р_п объясняется главным образом потерей энергии на трение и завихрения.

Разность давлений (p'₁— p'₂) является перепадом, зависящим от расхода среды, протекающей через трубопровод.

Рис .1. Характер потока и график распределения стати­ческого давления при установке сужающего устройства в трубопроводе

Характер потока и распределение давления одинаковы во всех типах сужающих устройств. Вследствие того что струя, протека­ющая через сопло, почти не отрывается от его профилированной части, потери на завихрения возникают в основном за соплом, поэтому остаточная потеря давления р_п в сопле по сравнению с диафрагмой меньше. Еще меньше потери давления р_п в сопле Вентури, профиль которого близок к сечению потока, проходя­щего через сужение.

При измерении расхода по методу переменного перепада давления протекающее вещество должно целиком заполнять все сечение трубопровода и сужающего устройства; поток в трубопро­воде должен быть практически установившимся; фазовое состоя­ние веществ не должно изменяться при прохождении через су­жающее устройство (жидкость не должна испаряться, пар должен оставаться перегретым и т. п.) [1].

Для установления зависимости расхода вещества от перепада давлений, возникающего на сужающем устройстве, используют практические зависимости:

-объёмный расход ,

-массовый расход ,

где Q - объемный расход вещества; Q_м - массовый расход вещества;

 - коэффициент расхода вещества; F₀ - площадь отверстия диафрагмы;  - плотность измеряемого вещества; Р₁ - давление вещества непосредственно у стенки трубопровода до сужающего устройства.;

Р₂ - давление вещества непосредственно у стенки трубопровода после сужающего устройства.