Прилади для роботи з термоелектричними термометрами.

1. Магнітоелектричні мілівольтметри.
2. Автоматичні потенціометри (автокомпенсатори).
3. Перетворювачі в уніфіковані аналогові та цифрові сигнали (безшкальні, шкальні).
4. Блоки вільно-програмованих контролерів для роботи з термопарами.

 

Вимірювання витрати та кількостей рідин, газів і пари.

Вимірювання витрати необхідне для ведення технологічного процесу і ведення матеріального обліку.

Вимоги до приладів по вимірюванні витрати:

1. широкий діапазон зміни швидкостей матеріальних потоків (для рідин до 10 м/с);
2. висока точність вимірювання;
3. широкий діапазон діаметрів трубопроводів (від одиниць мм до м);
4. широкі діапазони зміни фізико-хімічних властивостей (в’язкості, густини, тиску, температури); середовище може бути агресивне, дво- і багатофазне (наприклад, гідротранспорт вугілля).

 

Витрата – кількість переміщуваної чи подаваної рідини, газу або сипкої речовини за одиницю часу через поперечний переріз. Витрата може бути масова або об’ємна.

 

Прилади для вимірювання витрати речовин (витратоміри).

Методи вимірювання витрати:

1. Метод змінного перепаду тиску – базується на залежності перепаду тиску на звужуючому пристрої від витрати. Внаслідок часткового переходу потенційної енергії потоку в кінетичну.
2. Метод швидкісного напору – базується на вимірюванні витрати по динамічному напорі потоку з допомогою пневмометричних трубок або зондів.
3. Метод постійного перепаду тиску – базується на залежності вертикального переміщення тіла обтікання під дією витрати і зміні площі прохідного отвору приладу при постійному перепаді тиску по обидва боки тіла обтікання (ротаметри).
4. Метод змінного рівня – базується на залежності значення рівня рідини в ємності від витрати, при вільному її витіканні через отвір в дні чи боковій стінці.
5. Індукційний (магніто-індукційний або електромагнітний) метод – базується на вимірюванні е.р.с., яка наводиться потоком речовини в магнітному полі.
6. Тахометричний – базується на вимірюванні швидкості обертання турбіни від витрати.
7. Ультразвуковий – базується на вимірюванні швидкості поширення ультразвуку в рухомому середовищі (ефект Доплера).
8. Коріолісовий – три групи методів з силовою дією на потік.
9. Вихровий метод – базується на вимірюванні частоти утворення вихорів, які виникають в рухомому потоці після тіла обтікання.
10. Калориметричний і тепловий метод.
11. Парціальний – потік ділять на дві частини і у вітці з меншим значенням витрати, витрату вимірюють іншим методом з малою втратою тиску.

Спеціальні методи: мітковий метод, кореляційний, іонізаційний, метод ядерно-магнітного резонансу і т. д..

 

Методи змінного перепаду тиску. Теоретичні основи методу.

Найбільш поширений і найбільш вивчений метод, особливо для великих витрат. З допомогою методу міряють витрату рідин, газів, пари (тобто, нестискуваних і стискуваних середовищ) в трубопроводах, по перепаду тиску на звужуючому пристрої. Звужуючий пристрій виконує функцію первинного перетворювача витрати. Він встановлюється на трубопроводах і сворює місцеве звуження, внаслідок чого в цьому місці підвищується швидкість протікання речовини в порівнянні зі швидкістю до звуження. Збільшення швидкості приводить до збільшення кінетичної енергії і зменшення потенційної енергії потоку. Статичний тиск у звужуючому пристрої буде меншим, ніж у перерізі до звуження. Таким чином створюється перепад тиску ΔР = Р₁ – Р₂, який залежить від швидкості і відповідно від витрати потоку. Залежність перепаду від витрати – налінійна (квадратична), це є недоліком даного методу. Далі перепад тиску міряють дифманометом. Найпоширені звужуючі пристрої: стандартна або нормальна діафрагма, стандартне сопло, сопло або труба Вентурі. Це стандартні або нормалізовані типи звужуючих пристроїв. Для стандартних або нормалізованих звужуючих пристроїв статичну характеристику можна знайти розрахунковим шляхом, якщо зберегти певні співвідношення між геометричними розмірами. Застосовують щей не стандартні звужуючі пристрої (для d­_{трубопр}< 50 мм), для яких є свої правила розрахунку або їх градуюють.

 

Методи швидкісного (динамічного) напору.

Метод базується на залежності динамічного тиску (напору) від швидкості вимірюваного середовища. З допомогою методу можна міряти витрату в трубопроводах різної форми, великого діаметру (до кількох метрів).

Недолік: дуже малий перепад тиску (при швидкості 1 м/с – 1 мм).

 

Витратоміри постійного перепаду тиску.

Метод базується на залежності вертикального переміщення тіл обтікання (поплавців) під дією витрати, зміні площі прхідного твору приладу при постійному перепаді тиску по обидва боки тіл обтікання. В стані рівноваги висота на якій встановлюється тіло обтікання залежить від витрати.

Прилади: ротаметри поплавцеві і поршневі витратоміри – реалізують метод.

Переваги методу: шкала майже рівномірна; придатні для вимірювання малих і мікро витрат (наприклад, 0 – 3 л/год); малі втрати тиску; велике відношення Q_max/Q_min (10:1).

Недоліки: чутливість до забруднення; застосовується на малі та середні витрати; потребують градуювання.

Область застосування: малотонажні технології, харчові технології, допоміжні пристрої в різних системах (наприклад, система газового аналізу), індикатори витрати.

 

Метод змінного рівня.

Базується на залежності рівня рідини від витрати при вільному її витіканні через отвір у дні або боковій стінці. Метод придатний лише для рідин і застосовується для вимірювання витрати особливо хімічно-активних рідин, пульп, пульсуючих потоків, шламів, змішаних рідин із газом без надлишкового тиску. Прилад складається із приймальної ємності з отвором для витікання і рівнеміра. Отвір може бути круглий в дні, або боковій стінці, або профільований отвір у боковій стінці.

 

Індукційні (магніто-індукційні, електромагнітні) витратоміри.

Принцип дії базується на вимірюванні ЕРС, яка наводиться потоком провідної рідини у магнітному полі, тобто, метод придатний для вимірювання витрати провідних рідин (розчини солей, лугів, кислот; розплави солей, металів). Непровідні – не можна.

 

Ультразвукові витратоміри.

Метод базується на зміщенні ультразвукових коливань під дією рухомого середовища, час проходження ультразвукових коливань за і проти потоку буде різним і різниця цих часів буде пропорційною до швидкості потоку. Застосовуються ультразвукові коливання в діапазоні частот від 20 кГц до 10 МГц.

Переваги методу: повна без контактність вимірювання; висока точність вимірювання об’ємної витрати за рахунок усереднення швидкості потоку; широкий діапазон діаметрів трубопроводу, можуть мати діаметр до 4 м; велике відношення Q_max/Q_min (100:1), малі втрати тиску (практично не має).

Недолік: погано працюють з рідинами, в яких є дисперсні частинки (забруднення), якщо є газова фаза; якщо розмір частинок співпадають з довжиною хвилі – витратомір не придатний.

 

Теплові і калориметричні витратоміри.

Метод базується на нагріванні потоку рідини або газу від джерела тепла і вимірюванні різниці температур до і після місця нагріву, яка буде залежати від витрати. Іноді підтримують постійну різницю температур і змінюють потужність нагріву, яка буде залежати від витрати. Метод застосовується для мікро, малих і рідше середніх витрат. Це найпоширеніший метод в технологіях виготовлення електронних компонентів методом епітаксії (осадження).

 

 

Переваги: прилади міряють масову витрату; велике відношення Q_max/Q_min (10:1); висока точність вимірювання (0.5 – 1 %); якщо є градуювальна таблиця – легко перерахувати покази на будь який елемент.

Недоліки: лише на малі витрати; велика інерційність; непридатний для забруднених середовищ.

 

Лічильники.

Це прилади для вимірювання кількості, якщо з допомогою сумуючих методів міряти швидкість за короткий час – будемо мати миттєву витрату. Діляться на 2 групи: об’ємні і швидкісні. І перші, і другі застосовуються для рідин і для газів. Принцип дії об’ємних лічильників базується на вимірюванні об’єму рідини, яка витісняється з вимірюваної камери під дією різниці тисків і зсумовуванні результатів цих вимірювань з допомогою лічильного механізму. Вони придатні для вимірювання чистих рідин без домішок. Це чисті нафтопродукти, бензин, дизельне паливо, оливи і т. д.. Для рідин застосовують еліпсоподібні шестерні.

 

На гази застосовують ротори спеціальної форми, діапазон – 40-1000 м³/год.