8. Оформлення протоколу

8.1 На титульній стороні подвійного аркуша вкажіть П. І. Б. студента, групу, найменування лабораторної роботи й дату її виконання.

8.2 Коротко опишіть стенд, мету і порядок виконання роботи.

8.3 Наведіть результати спостережень і розрахунків (таблиці, графіки, формули), зробіть висновки за отриманими результатами.

Л а б о р а т о р н а р о б о т а № 18

Вивчення вимірювальних перетворювачів витрати (методи змінного й постійного перепаду тиску)

1. Мета роботи - вивчення типових засобів вимірювання витрати рідини й газу методами змінного й постійного перепадів тиску.

2. При виконанні лабораторної роботи студент повинен:

Знати: мету і зміст майбутньої роботи, порядок її виконання й основні теоретичні положення по даній темі.

Вміти: користуватися вимірювальною апаратурою лабораторного стенда.

3. Загальні положення

Витрати можна визначити як добуток вимірюваної швидкості V потоку рідини або газу на відому площу S поперечного перерізу трубопроводу:

F = V· S. (18.1)

При цьому швидкість знаходять різними шляхами, наприклад, методами змінного або постійного перепадів тиску.

Метод змінного перепаду тиску заснований на залежності перепаду тиску на гідравлічному опорі в трубопроводі від величини об'ємної F₀ (м³с) або масової F_М (кгс) витрати робочого середовища:

F₀ =   S₀ ; F_М =   S₀ (18.2)

де α - коефіцієнт витрат;  - коефіцієнт, що характеризує зміну густини  стисканого середовища у звужуючому пристрої (для рідини =1); S₀ - площа умовного проходу звужуючого пристрою; P₁ -тиск середовища до й P₂ - після звужуючого пристрою.

Для створення опорів у трубопроводах установлюють стандартні (нормальні) звужуючі пристрої: сопла, сопла Вентури, діафрагми. Звужуючий пристрій, наприклад, діафрагма, що показана на рис.39а, з метою візуального контролю витрати може працювати в комплекті з U – подібним рідинним скля –

а) б) в)

Рис. 39 - Засоби вимірювання витрати методом змінного перепаду тисків:

а) – нормальна діафрагма; б) – U-подібний дифманометр; в) - дифманометр мембранний диференційно-трансформаторний типу ДТ-60.

ним дифманометром (рис. 39б).

Для дистанційної передачі показань звичайно використовують мембранні диференціальні манометри ряду ДМ, що працюють у комплекті із вторинними приладами диференційно-трансформаторної системи. При малих витратах і низькому тиску робочого середовища замість ДМ застосовують мембранні дифтягоміри ряду ДТ.

Дифманометр ДТ (рис. 39в) складається з корпуса 1 з мембраною 2, зв'язану через шток 3 із осердям 4 котушки дифтрансформаторного перетворювача, вивченого нами при виконанні лабораторної роботи № 1. Вторинні обмотки перетворювача тут шунтовані резисторами R1 і R2 для настроювання діапазону вихідного сигналу. При зміні витрати міняється різниця тисків до й послу звужуючого пристрою, що приводить до переміщення мембрани 2, осердя 4 і, відповідно, до зміни напруги й фази вихідного сигналу перетворювача.

Метод постійного перепаду тиску передбачає визначення швидкості потоку в спеціальному пристрої, який називається ротаметром. Ротаметр (рис. 40) скла-

Рис. 40 - Ротаметр скляний Рис. 41 - Ротаметр електричний

типу РС-7 типу РЭ

дається з вертикальної конусної трубки 1, по якій знизу вверх рухається потік рідини або газу. У потоці переміщується поплавець 2, змінюючи кільцевий зазор для протікання середовища. У моменти рівноваги сил ваги поплавця й динамічного напору потоку поплавець зависає. При цьому кожній висоті зависання поплавця відповідає певне значення кільцевого зазора S_K і витрати середовища F₀ (F_М). Швидкість обтікання й перепад тиску для моментів зависання є константами конкретного приладу. Звідси – назва даного методу вимірювання, для якого витрати зв’язані із площею зазора S_K (висотою) зависання поплавця:

F_М =  S_K , (18.3)

де S_П і W_П–площа найбільшого поперечного переріза й об’єм (м³) поплавця;

 і _П - густина (кгм³) середовища й поплавця.

Для візуального контролю за витратою по місцю установки широко застосовують скляні ротаметри ряду РС (рис. 40), а для дистанційної передачі - ротаметри електричні (диференційно-трансформаторної системи вимірювання) типу РЭ (рис. 41). Чутливий елемент РЭ - поплавець за допомогою штока пов'язаний із осердям дифтрансформатора, вторинні обмотки якого шунтовані підгоночними резисторами R1 і R2 для регулювання вихідного сигналу.

Для вимірювання витрати в комплекті з дифманометром ДМ (або ДТ) чи ротаметром РЭ використовують вторинні прилади дифтрансформаторної системи, наприклад, типу КСД3 (рис.12). Основною відмінністю витратоміра КСД3 у цьому випадку є наявність квадратичного кулачка, що реалізує залежність (18.2) або (18.3) – в залежності від методу вимірювання витрати.

Слід зазначити, що у виробничих умовах дифтрансформаторну схему вимірювання витрати за методом змінного перепаду часто заміняють на тензометричну, що використовує дифманометри ряду «Сапфір 22ДД» (див. рис.14) у комплекті із блоками добування кореня типу БИК-1, які реалізують залежність (18.2).