Расход воды в чем измеряется: Расход воды — Википедия – Расход воды — это… Что такое Расход воды?

Расход воды в чем измеряется: Расход воды — Википедия – Расход воды — это… Что такое Расход воды?
Мар 03 2020
admin

Содержание

Счётчик воды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 октября 2017; проверки требуют 15 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 октября 2017; проверки требуют 15 правок. Домашний счётчик воды.

Счётчик воды (водосчётчик) — прибор, предназначенный для измерения и учёта объёма воды, проходящего по водопроводу в месте установки счётчика. Как правило, объём измеряется в кубометрах или литрах. Также в качестве единиц измерения могут применяться галлоны, кубические футы и другие единицы измерения. Наиболее частое практическое применение водосчётчиков — учет расхода воды.

Первая официально задокументированная идея механизма счётчика воды была предложена немецким инженером Рейнардом Волтманом в 1790 году. Существует расхожее заблуждение, что первый счетчик воды в мире изобрел Карл Вильгельм Сименс в 1851 году, но это не соответствует фактам. До счетчика Сименса счетчики воды существовали и в США и в Британии. Первый официальный патент в США на счетчик воды получил Уильям Сьювелл из Уильямсбурга в 1850 году. В 1824 году Томас Кеннеди из Аргайла предложил механизм счетчика воды, который в дальнейшем получил широкое распространение.

[1]

Счётчик воды в России[править | править код]

В 1892 году в России при Мытищинском водопроводе была открыта Алексеевская насосная станция, которую улучшили до ремонтно-механического завода. На нем стали производить, а также и ремонтировать первые российские приборы, учитывающие расход потребляемой населением воды. В СССР бытовые счётчики воды начали внедряться с 1935 г., и за их выпуск отвечал московский завод «Водоприбор». Но советское государство отказалось от индивидуального учёта расхода воды и ввело общие нормы потребления воды. [2] И тогда, когда все другие страны продолжали использовать и совершенствовать счётчики воды, в СССР ещё долго не пользовались индивидуальным учётом расхода воды.

[3]

В 1960-е годы, характеризующиеся научно-техническим прогрессом, появилась идея создания двух новых — вихревых — счётчиков воды: магнитного и ультразвукового. Первый российский вихревой счётчик был разработан в НИИ Теплоприбор в 1980-е годы. Завод Старорусприбор стал первым производителем данного прибора. Вихревые ультразвуковые счетчики для промышленного применения впервые были представлены в Японии в 1963 г.

В СССР в 1983 г. разработали первые госстандарты, регламентирующие производство приборов учета воды и действующие по сей день («Счётчики холодной воды турбинные. Технические условия ГОСТ 14167-83» и «Счётчики холодной воды крыльчатые. Общие технические условия ГОСТ 6019-83»).

Советские инженеры и конструкторы внесли значительный вклад в разработку теоретических основ нового поколения приборов для учёта расхода воды. Водяные счётчики вошли в повседневный быт в 1994 г., когда Правительство Российской Федерации издало Постановление № 505, запрещавшее принимать в эксплуатацию квартиры после капремонта или строительства без водосчётчиков.

[4] 3 апреля 1996 года вышел Федеральный закон РФ «Об энергосбережении», в котором населению рекомендовалось использовать индивидуальные приборы учёта.[5]

C 1 июля 2012 г. в России вступила в силу норма закона «Об энергосбережении» (Федеральный закон  от 23.11.09 г. № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ»), требующая обязательной установки счетчиков воды во всех квартирах тех домов, где есть центральное водоснабжение. На сегодняшний день норма потребления на человека в среднем превышает реальный расход воды примерно в 3 раза, поэтому установка приборов учёта воды приносит положительный экономический эффект.

[6]  

Водосчётчик состоит из расходомера и счётного механизма, как правило, изолированного от попадания воды. В бытовых приборах обычно применяются тахометрические расходомеры, основанные на измерении количества оборотов крыльчатки или микротурбины, вращаемой потоком воды. На крыльчатку насажен круглый ведущий магнит с полюсами в его противоположных сторонах. В расходометрах вставлен ведомый магнит. При вращении крыльчатки магнитное поле магнита крыльчатки взаимодействует с магнитным полем магнита расходометра и приводит его во вращение. Вращение с помощью системы редукторов передается счетчикам.

В промышленных устройствах также могут применяться вихревые, ультразвуковые и электромагнитные расходомеры.

В связи с динамикой развития страны в России появляется все больше различных способов оплаты расхода воды на основании показаний водосчётчиков. Особенно это разнообразие заметно в крупных мегаполисах (в частности, в Москве и Санкт-Петербурге). Для удобства граждан государством даже были разработаны специальные порталы онлайн-оплаты, такие, как Портал городских услуг города Москвы.

Но также все больше людей стараются обойти оплату,придумывая различные махинации,от неодимового Магнита до изменения конструкции счетчика.

Объёмный расход — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 октября 2014; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 октября 2014; проверки требуют 4 правки.

Объёмный расход — в гидравлике объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

Q=Vt{\displaystyle Q={\frac {V}{t}}} или Q=υ∗S,{\displaystyle Q=\upsilon *S,}
где:
  • Q — объёмный расход жидкости или газа, м³/с;
  • V — объём жидкости или газа, проходящий через поперечное сечение потока за время t, м³;
  • t — время, за которое жидкость или газ объёмом V проходит через поперечное сечение потока, с;
  • υ{\displaystyle \upsilon } — скорость потока, м/с;
  • S — площадь поперечного сечения потока, м².

Формула может быть выражена через массовый расход:

Q=QMρ,{\displaystyle Q={\frac {Q_{M}}{\rho }},}
где:

При установившемся движении расход капельной жидкости — величина постоянная вдоль данного потока.

  • Башта Т. М. и др. 1.13. Расход. Уравнение расхода // Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — 2‑е издание, переработанное и дополненное. — Москва: Машиностроение, 1982. — С. 36. — 423 с.

Расход воды — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Расход воды (в водотоке) — объём воды (жидкости), протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени. Измеряется в расходных единицах (м³/с). В промышленности расход воды (жидкости) измеряется расходомерами.

В гидрологии используются понятия максимального, среднегодового, минимального и др. расходов воды. Наряду с расходом наносов является одним из руслоформирующих факторов.

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

<math>Q = A \, \bar{v},</math>
где:
  • <math>Q</math> — расход воды, м³/c;
  • <math>A</math> — площадь поперечного сечения водотока (трубы или части русла реки, заполненного водой), м²;
  • <math>\bar{v}</math> — средняя скорость потока, м/с.

В гидрогеологии и геологии вместо термина «расход воды» может использоваться термин «дебит» (например, «дебит скважины»), однако его использование носит локальный характер для этих специальностей и не распространяется, например, на родственную им гидрологию.

В океанологии расход морских течений измеряется в свердрупах.

См. также

Напишите отзыв о статье «Расход воды»

Литература

Отрывок, характеризующий Расход воды

Известие было передано.
Лаврушка (поняв, что это делалось, чтобы озадачить его, и что Наполеон думает, что он испугается), чтобы угодить новым господам, тотчас же притворился изумленным, ошеломленным, выпучил глаза и сделал такое же лицо, которое ему привычно было, когда его водили сечь. «A peine l’interprete de Napoleon, – говорит Тьер, – avait il parle, que le Cosaque, saisi d’une sorte d’ebahissement, no profera plus une parole et marcha les yeux constamment attaches sur ce conquerant, dont le nom avait penetre jusqu’a lui, a travers les steppes de l’Orient. Toute sa loquacite s’etait subitement arretee, pour faire place a un sentiment d’admiration naive et silencieuse. Napoleon, apres l’avoir recompense, lui fit donner la liberte, comme a un oiseau qu’on rend aux champs qui l’ont vu naitre». [Едва переводчик Наполеона сказал это казаку, как казак, охваченный каким то остолбенением, не произнес более ни одного слова и продолжал ехать, не спуская глаз с завоевателя, имя которого достигло до него через восточные степи. Вся его разговорчивость вдруг прекратилась и заменилась наивным и молчаливым чувством восторга. Наполеон, наградив казака, приказал дать ему свободу, как птице, которую возвращают ее родным полям.]
Наполеон поехал дальше, мечтая о той Moscou, которая так занимала его воображение, a l’oiseau qu’on rendit aux champs qui l’on vu naitre [птица, возвращенная родным полям] поскакал на аванпосты, придумывая вперед все то, чего не было и что он будет рассказывать у своих. Того же, что действительно с ним было, он не хотел рассказывать именно потому, что это казалось ему недостойным рассказа. Он выехал к казакам, расспросил, где был полк, состоявший в отряде Платова, и к вечеру же нашел своего барина Николая Ростова, стоявшего в Янкове и только что севшего верхом, чтобы с Ильиным сделать прогулку по окрестным деревням. Он дал другую лошадь Лаврушке и взял его с собой.

Массовый расход — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 марта 2014; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 марта 2014; проверки требуют 4 правки. У этого термина существуют и другие значения, см. Расход.

Массовый расход — масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени. Измеряется в единицах массы за единицу времени, в системе единиц СИ выражается в килограммах за секунду (кг/с). Обычно обозначается QM{\displaystyle Q_{M}} или m˙{\displaystyle {\dot {m}}}.

Понятие массового расхода используется для характеристики потоков таких сред, как: газы, жидкости, сыпучие вещества и газопылевые смеси.

Для расчёта массовых расходов используют значения средней скорости потока как усреднённой характеристики интенсивности протекания вещества. Средней скоростью потока

в данном сечении называется такая одинаковая для всех точек сечения потока скорость движения вещества, при которой через это сечение проходит тот же расход, что и при действительном распределении скоростей движения вещества.

Массовый расход может быть вычислен через плотность вещества, площадь сечения потока и среднюю скорость потока в этом сечении:

QM=ρVS,{\displaystyle Q_{M}=\rho \,V\,S,}
где:

Формула может быть выражена через объёмный расход:

QM=ρ⋅Q,{\displaystyle Q_{M}=\rho \cdot Q,}
где:
  • Башта Т. М. и др. 1.13. Расход. Уравнение расхода // Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — 2‑е издание, переработанное и дополненное. — Москва: Машиностроение, 1982. — С. 36. — 423 с.

Единицы измерения объемного расхода

Единицы измерения объемного расхода

Программа КИП и А

Объёмный расход — объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени — т.е. Q = V / t.

Международная система единиц (СИ)

Для международной системы единиц (СИ), подставляя в вышеприведенную формулу расхода значения объема в [м³], а время в секундах [c], получаем что единицей объемного расхода в СИ является 1 м³/сек.
  Приводим список производных от нее величин:

  • 1 метр³ в секунду [м³/с] = 60 метр³ в минуту [м³/мин]
  • 1 метр³ в минуту [м³/мин] = 60 метр³ в час [м³/ч]
  • 1 метр³ в час [м³/ч] = 24 метр³ в сутки [м³/сут]
  • 1 метр³ в сутки [м³/сут] = 365.25 метр³ в год [м³/г]
  • 1 метр³ в секунду [м³/с] = 1000 литров в секунду [л/с]
  • 1 литр в секунду [л/с] = 60 литров в минуту [л/мин]
  • 1 литр в минуту [л/мин] = 60 литров в час [л/ч]
  • 1 литр в час [л/ч] = 24 литров в сутки [л/сут]
  • 1 литр в сутки [л/сут] = 365.25 литров в год [л/г]

США и Британия

В виду того, что в некоторых англоязычных странах объем измеряется в отличных от системы СИ единицах, переводим их в систему СИ.

  • 1 дюйм [in] = 0.0254 м. Тогда кубический дюйм [in³] = 0.000016387064 м³ (точно)
  • 1 фут [ft] = 0.3048 м. Тогда кубический фут [ft³] = 0.028316846592 м³ (точно)
  • 1 ярд [yd] = 0.9144 м. Тогда кубический ярд [yd³] = 0.764554857984 м³ (точно)
  • 1 акр [acre] = 4840 квадратных ярдов = 4046.8564224 м² (точно)
  • Акр-фут — объем воды, необходимый для покрытия высотой в один фут площади в один акр.
      Тогда 1 акр-фут [af] = 1233.48183754752 м³ (точно)
  • 1 баррель [bbl] (американский, нефтяной) = 0.158988 м³
  • 1 американский галлон [gal] = 0.003785411784 м³
  • 1 имперский (британский) галлон [gal] = 0.00454609188 м³
  • Принимаем: 1 год = 365.25 суток

И тогда рассчитываем:

  • 1 акр-фут в секунду [af/s] = 1233.48183754752 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
  • 1 акр-фут в минуту [af/min] = 20.55803062579 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
  • 1 акр-фут в час [af/h] = 0.34263384376 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
  • 1 акр-фут в сутки [af/d] = 51.39507656448 метр³ в час [м³/ч] (точно)
  • 1 акр-фут в год [af/yr] = 0.14071205083 метр³ в час [м³/ч] (точно)
  • 1 баррель (нефть) в секунду [bbl/s] = 0.158988 метр³ в секунду [м³/с]
  • 1 баррель (нефть) в минуту [bbl/min] = 9.53928 метр³ в час [м³/ч]
  • 1 баррель (нефть) в час [bbl/h] = 3.815712 метр³ в сутки [м³/сут]
  • 1 баррель (нефть) в сутки [bbl/d] = 58.070367 метр³ в год [м³/г]
  • 1 баррель (нефть) в год [bbl/yr] = 158.988 литров в год [л/г]
  • 1 галлон (US) в секунду [gps] = 3.785411784 литров в секунду [л/с]
  • 1 галлон (US) в минуту [gpm] = 0.0630901964 литров в секунду [л/с]
  • 1 галлон (US) в час [gph] = 3.785411784 литров в час [л/ч]
  • 1 галлон (US) в сутки [gpd] = 3.785411784 литров в сутки [л/сут]
  • 1 галлон (US) в год [gpy] = 3.785411784 литров в год [л/г]
  • 1 фут³ в секунду [ft³/s] = 1728 [in³/s] = 28.316846592 литров в секунду [л/с] (точно)
  • 1 фут³ в минуту [ft³/min] = 28.8 [in³/s] = 0.4719474432 литров в секунду [л/с] (точно)
  • 1 фут³ в час [ft³/h] = 0.46 [in³/s] = 28.316846592 литров в час [л/ч] (точно)
  • 1 фут³ в сутки [ft³/d] = 0.02 [in³/s] = 1.179868608 литров в час [л/ч] (точно)
  • 1 фут³ в год [ft³/yr] = 1728 [in³/yr] = 28.316846592 литров в год [л/г] (точно)
  • 1 дюйм³ в секунду [in³/s] = 0.0005787037 [ft³/s] = 58.9934304 литров в час [л/ч] (точно)
  • 1 дюйм³ в минуту [in³/min] = 0.0005787037 [ft³/min] = 0.98322384 литров в час [л/ч] (точно)
  • 1 дюйм³ в час [in³/h] = 0.0005787037 [ft³/h] = 0.393289536 литров в сутки [л/сут] (точно)
  • 1 дюйм³ в сутки [in³/d] = 0.0005787037 [ft³/d] = 5.985375126 литров в год [л/г] (точно)
  • 1 дюйм³ в год [in³/yr] = 0.0005787037 [ft³/yr] = 0.016387064 литров в год [л/г] (точно)

Британия

  • 1 галлон (UK) в секунду [gps] = 4.54609188 литров в секунду [л/с]
  • 1 галлон (UK) в минуту [gpm] = 0.075768198 литров в секунду [л/с]
  • 1 галлон (UK) в час [gph] = 4.54609188 литров в час [л/ч]
  • 1 галлон (UK) в сутки [gpd] = 4.54609188 литров в сутки [л/сут]
  • 1 галлон (UK) в год [gpy] = 4.54609188 литров в год [л/г]

 

Расход жидкости- определение, формулы, единицы измерения

Жидкими телами называются физические тела, легко изменяющие свою форму под действием сил незначительной величины.

Течение жидкости характеризуется ее расходом, величина которого определяется как произведение площади поперечного сечения поршня на скорость его движения.

Расход = площадь поперечного сечения ∙ скорость перемещения

Q=S∙V

Для общего понимания, что такое расход жидкости, давайте рассмотрим на примере.

Если в поршень в первом сосуде, изображенном на рис.3, перемещать вниз с некоторой скоростью, которая обычно обозначается латинской буквой “V”, одновременно воздействуя на него усилием F1, то он будет вытеснять жидкость во второй сосуд. Поршень, которого будет подниматься со скоростью во столько раз меньшей скорости опускания поршня в первом сосуде, во сколь раз площадь его поперечного сечения больше площади поперечного первого поршня.

 

В Технической литературе расход жидкости обозначается латинской буквой “Q” и может быть представлен также как произведение объема жидкости перемещаемого за единицу времени:

расход = (перемещаемый объем)/время

Соответственно, выражение для расхода жидкости может быть представлено в виде:

Q=W/t;

Буквой “W” обозначена величина вытесняемого объема жидкости, а “t” – время вытеснения, или Q=S∙V. Так как V1c∙ S= V2∙S, поскольку объем жидкости, вытесненный за некоторое время из первого сосуда, поступил во второй сосуд за это же время, а значит расход жидкости вытекающей из первого сосуда, равен расходу жидкости, поступающий во второй сосуд:

V2=(V1∙S1)/S2

Жидкость во втором сосуде будет течь медленнее во столько раз, во сколько раз площадь поперечного сечения этого сосуда больше площади сечения первого сосуда (буквами S и S обозначены площади сечения сосудов),а S1 и S2 (площади сечения их горловин).

Расходомер — Википедия

Электромагнитный расходомер.Перейти к разделу «#Электромагнитные расходомеры» Монтаж на наклонном участке уменьшает ошибку измерения вследствие изменения эффективного сечения трубы твердым осадком или завоздушиванием.

Расходоме́р — прибор, измеряющий объёмный расход или массовый расход вещества, то есть количество вещества (объём, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство (счётчик) и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют счётчиком-расходомером.

Перейти к разделу «#Электромагнитные расходомеры» Бытовые объёмные счётчики газа Скоростной счётчик — турбинка

Скоростные счётчики[править | править код]

Скоростные счётчики устроены таким образом, что жидкость, протекающая через камеру прибора, приводит во вращение вертушку или крыльчатку, угловая скорость которых пропорциональна скорости потока, а следовательно, и расходу.

Объёмные счётчики[править | править код]

Поступающая в прибор жидкость или газ измеряется отдельными, равными по объёму дозами, которые затем суммируются. Счётчики газа на этом принципе часто встречаются в быту.

Классификация объёмных счетчиков[править | править код]
  • В зависимости от конструктивных особенностей рабочего органа: поршневые, шестеренные.
  • В зависимости от вида движения рабочего органа: поступательного движения, вращательно-ротационного движения, прецессионного, планетарного движения.

В зависимости и от конструкции и от вида движения рабочего органа классифицируются на:

  • поршневые (кольцевые) с планетарным движением кольцевого поршня;
  • шестеренные (круглые) с ротационным вращением круглых шестерен;
  • шестеренные (овальные) с ротационным вращением овальных шестерен;
  • лопастные (камерные) с ротационным вращением лопастей, выполненных в виде камер;
  • лопастные (пластинчатые) с ротационным вращением пластинчатых лопастей.[1]

Ёмкость и секундомер[править | править код]

Возможно, самый простой способ измерить расход — это использовать некоторую ёмкость и секундомер. Поток жидкости направляется в некоторую ёмкость, и по секундомеру засекается время заполнения этой ёмкости. Зная объём ёмкости и поделив его на время заполнения, можно узнать расход жидкости. Этот способ подразумевает прерывание нормального течения потока, однако может давать непревзойдённую точность измерения. Широко используется в тестовых и поверочных лабораториях.

Ролико-лопастные расходомеры[править | править код]

Область применения ролико-лопастных расходомеров очень широка: измерение расходов на испытательных стендах, в гидроприводах станков и технологического оборудования, на стационарных и передвижных бензо- и маслозаправочных станциях, в топливных системах карбюраторных и дизельных двигателей автомобилей, тракторов, строительно-дорожных, сельскохозяйственных, лесозаготовительных машин, тепловозов и судов, как дозаторы при заливке танкеров, ж/д цистерн, резервуаров.

Расходомер оснащен встроенным электронным датчиком и программируемым микропроцессорным прибором с жидкокристаллическим дисплеем. Электроника расходомера имеет автономное питание на 3 — 5 лет и герметизированный выход на вторичный электронный прибор или компьютер, управляющий механизмами дозирования. Для метрологического применения или при необходимости проведения высокоточных измерений в технологических процессах, расходомер оснащен датчиком с высокой разрешающей способностью (до долей см3).

Шестерёнчатые расходомеры[править | править код]

Перейти к разделу «#Электромагнитные расходомеры» Шестерёнчатый расходомер

Впервые расходомер с овальными шестернями был изобретен компанией Bopp & Reuther (Германия) в 1932 году.

Измеряющий элемент состоит из двух шестерёнок овальной формы. Протекающая жидкость вращает данные шестерёнки. При каждом обороте пары овальных колес через прибор проходит строго определённое количество жидкости. Считывая количество оборотов, можно точно определить, какой объём жидкости протекает через прибор.

Данные расходомеры отличаются высокой точностью, надёжностью и простотой, что позволяет их использовать для жидкостей с высокой температурой и под большим давлением. Отличительной особенностью расходомеров с овальными шестернями является возможность использования для жидкостей с высокой вязкостью (мазут, битум).

Расходомеры на базе объёмных гидромашин[править | править код]

В системах объёмного гидропривода для измерения объёмного расхода рабочей жидкости применяют объёмные гидромашины (как правило — шестерённые или аксиально-плунжерные гидромашины).

Объёмная гидромашина в этом случае работает как гидродвигатель, но без нагрузки на валу. Тогда объёмный расход через гидромашину можно определить по формуле:

Q=q0⋅n,{\displaystyle Q=q_{0}\cdot n,}

где

  • Q{\displaystyle Q} — объёмный расход,
  • q0{\displaystyle q_{0}} — рабочий объём гидромашины (определяется по паспорту гидромашины),
  • n{\displaystyle n} — частота вращения выходного вала гидромашины, которую можно измерить тахометром.

Заметим, что объёмная гидромашина пропускает через себя весь расход жидкости, что для объёмного гидропривода не представляет сложности ввиду малых расходов.

Расходомеры переменного перепада давления[править | править код]

Расходомеры переменного перепада давления основаны на зависимости разницы давлений, создаваемых конструкцией расходомера, от расхода.

Расходомеры с сужающими устройствами[править | править код]

Они основаны на зависимости перепада давления на сужающем устройстве от скорости потока, в результате которого происходит преобразование части кинетической энергии потока в потенциальную.

Принцип действия расходометров этого типа основан на эффекте Вентури. Вентури-расходомер сужает поток жидкости в некотором устройстве, например, диафрагмой и датчиками давления или дифманометром измеряет разницу давлений перед указанным устройством и непосредственно в месте сужения. Этот метод измерения расхода широко используется при транспортировке газов по трубопроводам и использовался ещё во времена Римской империи.

Диафрагма представляет собой диск со сквозным отверстием, вставленный в поток. Дисковая диафрагма сужает поток, и разница давлений, измеряемая перед и за диафрагмой, позволяет определить расход в потоке. Этот тип расходомера можно грубо считать одной из форм Вентури-метров, однако имеющую более высокие потери энергии. Существует три типа дисковых диафрагм: концентрические, эксцентриковые и сегментальные.[2][3]

Трубка Пито[править | править код]

Расходомеры на основе трубки Пито измеряют динамическое давление p∂≈ξρVo22{\displaystyle p_{\partial }\approx \xi {\frac {\rho V_{o}^{2}}{2}}} в застойной зоне потока (англ.).

Зная динамическое давление, с помощью уравнения Бернулли можно определить скорость потока, а значит, и объёмный расход (Q = S * V, где S — площадь поперечного сечения потока, V — средняя скорость потока).

Расходомеры с гидравлическим сопротивлением[править | править код]

Принцип действия гидродинамических расходомеров основан на измерении давления движущей среды, т.е. давления, которое действует на помещенное в поток тело. Достоинствами гидродинамических расходомеров являются: конструктивная простота, надежность и удобство обслуживания. Одним из распространенных вариантов применения является их использование в качестве индикаторов расхода загрязнения жидкостей и газов.

Центробежные расходомеры[править | править код]

Центробежные расходомеры представляют собой колено на трубопроводе, которые охватывают его по всей окружности трубопровода. Отборы давления находятся в верхней части на внешней и внутренней стенках.

Принцип действия центробежных расходомеров основан на том, что при движении среды по криволинейному участку трубопровода появляются центробежные силы, создающие перепад давлений между точками с разными радиусами кривизны. Согласно этому следует, что где больше кривизна, там и центробежная сила больше и больше давление на стенку.[1]

Расходомеры с напорным устройством[править | править код]

Расходомеры с напорным усилителем[править | править код]

Расходомеры ударно-струйные[править | править код]

Расходомеры постоянного перепада давления[править | править код]

p_{{\partial }}\approx \xi {\frac {\rho V_{o}^{2}}{2}}

Ротаметры[править | править код]

Ротаметры предназначены для измерения расхода чистых жидкостей и газов. Они состоят из вертикальной конической трубы, выполненной из металла, стекла или пластика, в которой свободно перемещается вверх и вниз специальный поплавок. Поток движется по трубе в направлении снизу вверх, заставляя поплавок подниматься до уровня, на котором все действующие силы находятся в состоянии равновесия. На поплавок воздействуют три силы:

  • выталкивающая сила, которая зависит от плотности среды и объёма поплавка;
  • сила тяжести, которая зависит от массы поплавка;
  • сила потока, которая зависит от формы поплавка и скорости потока, проходящего через сечение ротаметра между поплавком и стенками трубы.

Каждая величина расхода соответствует определённому переменному сечению, зависящему от формы конуса измерительной трубы и конкретного положения поплавка. В случае стеклянных конусов, значение расхода может быть считано прямо со шкалы на уровне поплавка. В случае конусов, выполненных из металла, положение поплавка передаётся на дисплей при помощи системы магнитов — не требуется никакого дополнительного источника питания. Различные диапазоны измерения достигаются за счёт многообразия размеров и форм конуса, а также возможности выбора различных форм и материалов изготовления поплавка.

Оптические расходомеры используют свет для определения расхода.

Лазерные расходомеры[править | править код]

Маленькие частички, которые неизбежно содержатся в природных и промышленных газах, проходят через два лазерных луча, направленных на поток от источника. Свет лазера рассеивается, когда частичка проходит через первый лазерный луч. Рассеянный лазерный луч поступает на фотодетектор, который в результате генерирует электрический импульсный сигнал. Если та же самая частица пересекает второй лазерный луч, то рассеянный лазерный свет поступает на второй фотодетектор, который генерирует второй импульсный электрический сигнал. Измеряя интервал времени между двумя этими импульсами, можно вычислить скорость газа по формуле V = D / T, где D — расстояние между двумя лазерными лучами, Т — время между двумя импульсами. Зная скорость потока, можно определить расход (Q = S * V, где S — площадь поперечного сечения потока, V — средняя скорость потока).

Основанные на лазерах расходомеры измеряют скорость частиц — параметр, который не зависит от теплопроводности, вида газа или его состава. Лазерная технология позволяет получать очень точные данные, причём даже в тех случаях, когда другие методы применять не удаётся или они дают большу́ю погрешность: при высоких температурах, малых расходах, высоких давлениях, высокой влажности, вибрациях трубопроводов и акустическом шуме.

Оптические расходометры способны измерять скорости потока от значений 0,1 м/с до более чем 100 м/с.

Принцип ультразвукового измерения расхода

Ультразвуковые время-импульсные[править | править код]

Время-импульсные расходомеры измеряют разницу во времени прохождения ультразвуковой волны по направлению и против направления потока жидкости. Такой принцип измерений обеспечивает высокую точность (± 1 %). При этом он хорошо работает для чистого потока или потока с незначительным содержанием взвешенных частиц. Время-импульсные расходомеры применяются для измерения расхода очищенной, морской, сточной воды, нефти, в том числе сырой, технологических жидкостей, масел, химических веществ и любой однородной жидкости.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении разницы во времени прохождения сигнала. При этом два ультразвуковых сенсора, расположенные по диагонали напротив друг друга, функционируют попеременно как излучатель и приёмник. Таким образом, акустический сигнал, поочерёдно генерируемый обоими сенсорами, ускоряется, когда направлен по потоку, и замедляется, когда направлен против потока. Разница во времени, возникающая вследствие прохождения сигнала по измерительному каналу в обоих направлениях, прямо пропорциональна средней скорости потока, на основании которой можно затем рассчитать объёмный расход. А использование нескольких акустических каналов позволяет компенсировать искажения профиля потока.

Ультразвуковые расходомеры на установке висбрекинга

Ультразвуковые фазового сдвига[править | править код]

Ультразвуковые доплеровские[править | править код]

Доплеровский расходомер основан на эффекте Доплера. Он хорошо работает с суспензиями, где концентрация частиц выше 100 ppm и размер частиц больше 100 мкм, но концентрация составляет менее 10 %. Такие расходомеры жидкости легче и менее точные (± 5 %), а также дешевле, чем время-импульсные расходомеры.

Ультразвуковые корреляционные[править | править код]

Другим не столь популярным расходомером является ультразвуковой расходомер с последующей корреляцией (кросс-корреляция). Он позволяет устранить недостатки, свойственные доплеровским расходомерам. Они лучше работают для потока жидкости с твёрдыми частицами или турбулентного потока газа.

Электромагнитный расходомер Принцип электромагнитного измерения расхода

Ещё в 1832 году Майкл Фарадей пробовал определить скорость течения реки Темзы, измеряя напряжение, индуцируемое в потоке воды магнитным полем Земли. Принцип электромагнитного измерения расхода основан на законе индукции Фарадея. В соответствии с данным законом, напряжение создаётся, когда проводящая жидкость проходит через магнитное поле электромагнитного расходомера. Это напряжение пропорционально скорости потока среды.

Индуцированное напряжение измеряется либо двумя электродами, находящимися в контакте со средой, либо ёмкостными электродами, не контактирующими со средой, и передаётся в преобразователь сигналов. Преобразователь сигналов усиливает сигнал и преобразует его в стандартный токовый сигнал (4—20 мА), а также в частотно-импульсный сигнал (например, один импульс на каждый кубический метр измеряемой среды, прошедшей через измерительную трубу). Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на взаимодействии движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем. При движении жидкости в магнитном поле возникает ЭДС, как в проводнике, движущемся в магнитном поле. Эта ЭДС пропорциональна скорости потока, и по скорости потока можно определить расход.

Кориолисов расходомер

Принцип действия массовых расходомеров основан на эффекте Кориолиса. Массовый расход жидкостей и газов можно рассчитать по деформации измерительной трубы под действием потока. Плотность среды также можно рассчитать по резонансной частоте колебаний вибрирующей трубы. Вычисление силы Кориолиса осуществляется с помощью двух сенсорных катушек. При отсутствии потока оба сенсора регистрируют одинаковый синусоидальный сигнал. При появлении потока сила Кориолиса воздействует на поток частиц среды и деформирует измерительную трубу, что приводит к сдвигу фаз между сигналами сенсоров. Сенсоры измеряют сдвиг фаз синусоидальных колебаний. Этот сдвиг фаз прямо пропорционален массовому расходу.

Вихревой расходомер

Принцип измерения базируется на эффекте вихревой дорожки Кармана. Позади тела обтекания образуются вихри обратного направления вращения. В измерительной трубе находится завихритель, позади которого происходит вихреобразование. Частота вихреобразования пропорциональна расходу. Образующиеся вихри улавливаются и подсчитываются пьезоэлементом в первичном преобразователе в качестве ударных волн. Вихревые расходомеры подходят для измерения самых различных сред.

Расходомеры теплового пограничного слоя[править | править код]

Применяются для измерения расхода в трубах небольшого диаметра от 0,5—2,0 до 100 мм. Для измерения расхода в трубах большого диаметра находят применение особые разновидности термоконвективных расходомеров:

  • парциальные с нагревателем на обводной трубе;
  • с тепловым зондом;
  • с наружным нагревом ограниченного участка трубы.

Достоинством термоконвективных расходомеров является неизменность теплоёмкости измеряемого вещества при измерении массового расхода. Также достоинством является то, что термоконвективных расходомерах отсутствует контакт с измеряемым веществом.  Недостаток и тех и других расходомеров — их большая инерционность.[4]

Калориметрические расходомеры[править | править код]

В калориметрических расходомерах происходит нагревание или охлаждение потока внешним источником тепла, создающим в потоке разницу температур, по которой и определяют расход. Если пренебречь потерями тепла из потока через стенки трубопровода в окружающую среду, то уравнение теплового баланса между теплом, генерируемым нагревателем, и теплом, переданным потоку, приобретает вид:

qt=k0QMcpΔT{\displaystyle q_{t}=k_{0}Q_{M}c_{p}\Delta T},

где

Тепло к потоку в калориметрических расходомерах подводят обычно электро-нагревателями, для которых:

qt=0,24I2R{\displaystyle q_{t}=0,24I^{2}R},

где

  • I{\displaystyle I} — сила тока через нагревательный элемент;
  • R{\displaystyle R} — электрическое сопротивление нагревателя.

На основе этих уравнений статическая характеристика преобразования, которая связывает перепад температур на сенсорах с массовым расходом, приобретёт вид:

QM=0,24I2Rk0cpΔT{\displaystyle Q_{M}={\frac {0,24I^{2}R}{k_{0}c_{p}\Delta T}}}.

Расход определяется путём определения скорости потока через сечение канала, причём скорость определяется по времени переноса на известное расстояние каких-либо меток, искусственно вводимых в поток или изначально присутствующих в потоке.

  1. 1 2 Хансуваров К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара: Учебное пособие для техникумов. — М.: Издательство стандартов, -1990.- с. 170-173 287 с, ил.
  2. ↑ Lipták, Flow Measurement, p. 85
  3. ↑ American Gas Association Report Number 3
  4. ↑ Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / Под общ. ред. Е. А. Шорникова. — 5-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Политехника, 2004. — 412 с

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о