Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 129
Текст из файла (страница 129)
ива ес жиги. в.п пч РАСХОДОМЕРЫ, служат для измерения объема (объемный расход) или массы (массовый расход) жидкостей, газов и паров, проходящих через заданное сечение трубопровода в единицу времени. Иногда Р. снабжают интеграторами, или счетчиками,— устройствами для суммирования измеряемых объемов или масс контролируемых сред в течение заданного промежутка времени. Р. разных типов рассчитаны на измерения в определенной области расходов (рис. 1). Ргсма, Нз щ пя !яз ю' ю' ю' !я' !я' ПГГ й З Щ Ч П З а Э зйи ! !О юэх !8З Я1Ч уацы, яз/ч Риа.!. Давяазови юиерееяя раехоаов вялхастся, газов а ларив разаимв вас(олоиерама. 383 Оси. показатели, обусловливающие выбор Рл значение расхода; тип контролируемой среды, ее т-ра, давление, вязкость, плотность, электрич, проводимость, РН; перепад давлений на первичном измери~.
преобразователе (датчике); диаметр трубопровода; диапазон (отношение макс. расхода к минны.) и погрешность измерений. В зависимости от физ.-хим. св-в измеряемой и окружающей сред в Р. используются разл. методы измерений. В данной статье рассматриваются наиб. важные типы Р. и счетчиков, применяемых в хим.
лабораториях, хим. и смежных отраслях иром-сти для высокоточных контроля и учета хим. в-в прв их произ-ве, выдаче и потреблении, а также в системах автоматизнр. управления технол. процессами. Р. переменного перепада давлении (рис. 2, а). Действие нх основано на зависимости перепада давлений на гидравлич. сопротивлении (диафрагмы, сопла н трубы Вентури, сопла Лаваля и лр.), расположенном в потоке контролируемой среды, от ее расхода Д. Измерения разности давлений г(р = р, — рз осуществляются на прямолинейном участке трубопровода (длиной до 10 и не менее 5 диаметров соотв. .до и после гцлравлич.
сощюгивления). Р. данного типа особенно распространены благодаря след. достоинствам: простоте конструкции и возможности измерений в ц)ироком диапазоне значений расхода н диаметров трубопроводов (от десятков до 3000 мм и более); возможности применения для различных по составу н агрессивности жидкостей и газов при т-рах до 350 — 400'С н давлениях до 100 МПа; возможности расчетным путем определять расход без натурной градуировки Р. в случае трубопроводов диаметрами 50- 1000 мм.
Недостатки: небольшой диапазон измерений из-за квадратичной зависимости мехгцу расходом и перепадом давлений (3:1); значит. потери давления на гидравлич. сопротивлении н связанные с этим дополнит. затраты энергии. Погрешность 1,5-2,5% от макс. расхода. Р. постоянного перепала давлений, или ротаметры (рис. 2, б). В этих приборах измеряется прямо пропорциональная расходу величина перемещения поплавка й внутри конич. трубки под воздействием движущегося снизу вверх потока контролируемой среды. Последний поднимает поплавок до тех пор, пока подъемная сила, возникающая благодаря наличию на нем перепада давлений, не уравновесится весом поплавка. Трубки ротаметров м, б, стеклянными (рассчитаны на давление до 2,5 МПа) я метачлическими (до 70 МПа).
Поплавки в зависимости от св-в жидкости или газа изготовляют из разл. металлов либо пластмасс. Приборы работоспособны при т-рах от — 80 до 400 'С, предпочтительны для трубопроводов диаметром до 150 спи, имеют равномерные шкалы, градуированные в единицах объемного расхода. Достоинства; возможность измерений расхода жидкостей и газов от весьмв малых значений (0,002 л/ч по воде! 0,03 л/ч по воздуху) до высоких (150 — 200 и до 3000 м /ч); широкий диапазон измерений (! 0: 1); малые потери давления (до 0,015 МПа). Погрешность 0,5 — 2,5% от макс.
расхода. Элеитромагнитные Р. (Рис. 2, в). Действие их основано на прямо пропорциоиалъной зависимости расхода от эдс, индуцнрованной в потоке электропроводной жидкости (миннм. уд. эдектрич. проводимость 10 з — 10 ~ См!м), движущейся во внеш, маги; поле, к-рос направлено перпендикулярно оси трубопровода. Эдс определяется с помощью двух электродов, вводимых в измеряемую среду диаметрально противоположно через электроизоляц. покрытие внутр. лов-сти трубопровода. Материалы покрытий — резины, фторопласты, эпоксидные компаунды, керамика и др. Приборы позволяют измерять расход разл. пульп, сиропов, агрессивных и радиоактивных жидкостей и т.
д. при давлениях обычно до 2,5 МПа (нногда до 20 МПа); диаметр трубопроводов, как правило, 2 — 3000 мм. Во избежание поляризации электродов измерения проводят в переменном маги. поле. Допустимые т-ры контролируемой среды определшотся термостойкостью электроизоляп. покрытяй и могут достигать, как правило, 230'С. При измерении расхода жидких металлов (напр., Ха, К н их эвтектик) указанные т-ры обусловлены 384 386 термостойкостью используемых конструкп. материалов, в первую очередь магнитов, создагоппсч постоянное маги. поле(исключает возникновение в металлах вихревых токов) и составляют 400 †500 'С; в данном случае трубопроводы не имеют внутр.
изоляции, а электроды приварииаются непосредственно к, их наружным пов-стяч. Достоинства: высохое быстродействие; широкий диапазон измерений (100: 1); отсутствие потерь давдення (приборы нс имеют элементов, выступающих внутрь трубопровода); показания приборов не зависят от вязкости и плотности жидкостей. Погрешность 0,5 — 1,0% от измеряемой величины. Тахометрические Р.
В турбинных Р. (рис. 2,2) используется зависимость измеряемой тахометром частоты вращения турбинки, приводимой в движение потоком среды (нефтепродукты, р-ры к-т и щелочей. нейтральные или агрессивные газы) от ее расхода. Турбинки могут размещаться аксиально либо тангенциально по отношению к направлению движения потока. Диаметр трубопроводов 4- 4000 мм; вязкость среды 0,8-750 мм,сг т-ра от -240 до 550 'С, давление до 70 МПа; диапазон измерений до !00:1; потери давления 0,05 МПа. Погрешность 0,5-1,5% от макс.
расхода. В шариковых Р. контролируемав жидкая среда закручивается с помощью неподвижного винтового направляющего аппарата и увлекает за собой металлич, шарик, заставляя его вращаться внутри трубопровода (перемещению вдоль осн препятствуют ограничит. кольца). Мера расхода — частота вращения шаряка, измеряемая, напр., тахометром.
Диаметр трубопроводов 5 — 150 мм; т-ра среды от — 30 до 250'С, давление до 6,4 МПа; диапазон измерений 1О:1; потери давления до 0,05 МПа. В этих приборах в отличие от турбинных отсутствуют опорные подшипники, что позво- 385 РАСХОД ОМЕРЫ 197 Рис.
2. Ресходамйры: л, б-соогв. персмеииого в пастояииаго перепадов вло. иий; е-злсюрамеоююысг г-турбиииыс; д-'улмрсзвуковые; е-вихревые: лсобьемиыс; з-сппйяме; й-корревпюаючые, 1-трубаююволы; 2-пюрквлвч. сапроюмеиисс™2-дифмелометр; 4-калач. трубка; 5-поплэхак; 6-электроды; 7-турбявкэ; 8-тяхометр; 9-злскгравиое устройспьа, !р-тверлас тело, обтс«кемаа потоком вилкасги вли газа; 11, 13, 14, 17-преобрязовлтели фвз. величал э соо ютс вукядве злсктрич. импульсм; 12 счетчик е авяльиымв виагервлмв; 15, 16-устройстве эх памплонов и рсспозвсвмпю «обреза» мятерилльиаго пото«в; 0-рясная ковтролвруемой срелы; лр = р, — рз-псреляд лквлсвий ла гр,) и после (р, ) юл)мяли». сопротлвпсюгюу л) = У, -уз - рези осгь члот от по втареюм элекгрич.
ючпульсоэ) 1-частоте переброса струи мятервяльиого патоке; й-вслвчяпл перемсюеви» йаичюкэ) ж б-по:поем магнита; л;чксготэ врящеивэ турбюпгя л;чкстатя возвиквовеяиэ вихрей; л;числа юылав ходе чувствительного эясмевтв; П„П,-пьезоэлемевтм; т-время, м-крутова» чэстать лает измерять расход жидкостей с мех. включениями и увеличивает ресурс работы.
Погрешность не более 1,5% от макс, расхода. Ультразвуковые Р. (рис, 2, д). В основу их работы положено использование разницы во времени прохождения ультразвуковых колебаний (более 20 кГц) в направлении потока контролируемой среды и против него. Электронное устройство формирует электрич. импульс, поступающий на пьезоэлемент П,, к-рый излучает электромех.
колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через нек-рос время пьезоэлементом П, преобразуются им в электрич. импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П, и т.д. Контур П,-Пз характеризуется частотой 21 повторейий импульсов, прямо пропорциональной расстояйиго между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды. Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном нилравлении, т.е. от пьезоэлемента Пз к пьезоэлементу П,.
Контур Пэ — П, характеризуется частотой ух повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распросгранения звука в среде и самой среды. Далее электронное устройство определяет разность цу'указанных частот, к-рая пропорциональна скорости (расходу) среды. Эти приборы не вызывают потерь давления, обладают высоким быстродействием и обеспечивают измерение пульсирующих расходов (частота 5 — 10 кГц) любых не содержащих газовых включений жидкостей (в т.
ч. вязких и агрессивных), б также газов и паров. Диаметр трубопроводов 1О— 3000 мм и более; т-ра среды от — 40 до 200'С (реже-от 198 РАСЩЕПЛЕНИЕ -250 до 250'С), давление до 4 МПа; диапазон язмерений 100: 1. Погрешность 1,0-2,5сАа от макс. расхода. Вихревые Р. (рис. 2, е). Действие их основано иа зависимоств между расходом и частотон возникновения вихрей за тверлым телом (напр., металлнч. прямоугольным стержнем), к-рос расположеяо и потоке жидкости или газа. Образованию вихрей способствует поочередное нзмененне давления яа граняк этого тела. Диапазон частот образования вихрей определяется размером и конфигурацией тела и диаметром трубопроводов (25-300 мм). Т-ра среды обычно от — 50 до 400'С, реже от — 270 до 450 'С; давление до 4 МПа, иногда до — 6,3 МПа; диапазон измерений: для жидкостей 12 1, для газов 40: 1, Градуировка прнборов нс зависит от плотности н вязкости контролируемой среды, а татке от ее т-ры и давления.
Погрешность 0,5 — 1,0»А от измеряемой величины лрн числах Рсйнольдса Ке > 30000; при Ке < 10000 определение расхода практически невозможно из-за отсутствия вихрей. Обьемиые Р. (рис. 2,«с). В качестве измерителей объема служат счетчнхи с цилиидрнч, или овальньпыи шссгернямя, поршневые, с плавающей шайбой, лопастные, винтовые и др. Оин снабжены устройствами выдачи сигналов, пропгзрциональных объемному расходу в-Ва. Эти приборы пропускают определенный объем жидкости за один цикл хода чувствительного элемента. Мера расхода-число таких циклов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
