Пошук по сайту


Лекція 24Методи швидкісного (динамічного) напору - Ну «ЛП» технологічні вимірювання та прилади лекція 1 Основні...

Ну «ЛП» технологічні вимірювання та прилади лекція 1 Основні відомості про вимірювання

Сторінка9/9
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Лекція 24

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).






Витрату (швидкість) міряють з допомогою спеціальних трубок (зондів). Найпоширеніший – зонд (трубка) Піто (Прандтля). Для різних задач застосовуються різні зонди – конусні, сферичні, напівсферичні тощо. В цьому методі важливим є усереднення швидкості в трубопроводі. Залежність між середньою і максимальною швидкістю та числом Рейнольда виражає графік Нікурадзе.

МАЛЮНОК

МАЛЮНОК

При практичному вимірюванні з допомогою звичайного зонду, зонд поміщають в точку 0.76R, в якій швидкість потоку співпадає із середньою. При експериментальному вимірюванні трубопровід складної форми розбивають на n площ, по центрі кожної площі вимірюється швидкість і потім знаходять середнє значення. В промислових умовах застосування знайшли спеціальні усереднюючі зонди або трубки. Така трубка розміщується поперек всього трубопроводу і по її довжині на певних віддалях просвердлені отвори, з допомогою яких здійснюють усереднення швидкості.



1 – трубопровід;

2 – усереднюючи отвори (для усереднення швидкості);

3 – отвори для вимірювання статичного тиску;

4 – зонд ромбоподібної форми.

Ці прилади придатні для вимірювання швидкості газів, рідше ними міряють витрату пари і рідин.

Перевага – практично немає втрат тиску.
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 Qmax/Qmin (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.

МАЛЮНОК
1 – ємність;

2 – перегородка для “заспокоєння потоку”;

3 – діафрагма в дні ємності;

4 – п’єзометрична трубка;

5 – манометр;

6 – ротаметр;

7 – редуктор.


- коефіцієнт витрати для діафрагми;

- площа поперечного перерізу діафрагми.
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.

Переваги: висока точність вимірювання: похибка 1 %; дуже малі втрати тиску; великий діапазон відношення Qmax/Qmin (може бути 100:1); широкий діапазон діаметрів трубопроводу (від 3 мм до 2.5 м); для приладів можна проводити санітарну обробку (СІР).

МАЛЮНОК



1 – трубопровід;

2 – електроди (золото, платина, тощо);

3 – магнітна система (навитки, які живляться імпульсним струмом);

4 – вимірювальна схема.

Ділянка трубопроводу виготовляється з ізоляційного матеріалу або з металу, футерованого ізоляційним матеріалом.

Для якісної роботи витратоміра треба забезпечити швидкість від 0.1 до 10 м/с. При необхідності встановлюють перехідники і правильно вибирають діаметр прохідного отвору приладу.
Лекція 25

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.

Застосовують різні методи визначення часу зсуву. Два найбільш поширені:

  1. Визначають зсув фаз ультразвукових коливань за і проти потоку;

  2. Визначають різницю часових зсувів коротких імпульсів ультразвукових коливань за і проти потоку.


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 Qmax/Qmin (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.

Найпоширенішими є дві конфігурації встановлення ультразвукових здавачів:

  1. Під кутом до потоку.

МАЛЮНОК




МАЛЮНОК

1 – трубопровід;

2 – звукопровід;

3 – перетворювач для передачі ультразвукових коливань;

4 – приймальний перетворювач;

5 – обчислювач (мікропроцесорний пристрій).

3 і 4 найчастіше суміщені. Найчастіше застосовують прямий і обернений п’єзоефект. Яскраво виражений п’єзоефект мають кристали кварцу і деякі кристали на основі солей титанату і цирконату барію.

Якщо до металізованих граней пластинки з кварцу піднести напругу, то її розміри поміняються (прямий ефект), якщо створити тиск, то на металізованих гранях такої пластинки виникне напруга(обернений п’єзоефект), дуже широко застосовується для випромінювання і приймання ультразвукових коливань. Кварц має найвищу точку Кюрі (це температура при якій пропадають п’єзометричні властивості).

Є інші методи приймання коливань, наприклад магнітострикційний.

Звукопроводи бувають вбудовані і накладні (найчастіше застосовують вбудовані).

Метод застосовується для вимірювання витрати рідин, а також газів.
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).

1 – калориметричний, 2, 3 – теплові або поверхневого шару.


Калориметричний:

1 – трубопровід;

2 – нагрівач у вигляді рамки, яка поміщується поперек потоку;

3, 4 – перетворювачі температури (термоелектричний або термометр опору).

Теплові:

1 – тонкостінна трубка (товщиною 0.1 мм, з діаметром 1-2 мм);

2 – нагрівачі;

3, 4 – термометри опору.

Нагрівачі і термометри опору можуть бути суміщені.

Переваги: прилади міряють масову витрату; велике відношення Qmax/Qmin (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.

Часто застосовують з парціальними витратомірами для розширення діапазону вимірювання.
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.


Швидкісні (тахометричні) лічильники.

Витрату міряють по швидкості обертання спеціальної турбіни. Турбіна буває аксіальна і тангенціальна. Лічильник з аксіальною турбіною – найпоширеніший витратомір для сирої нафти.

МАЛЮНОК

1 – корпус (трубопровід);

2 – аксіальна турбіна;

3 – підшипники;

4 – конічна трубка;

5 – лічильний механізм, для нафти – електронний лічильник, в лопатках вбудовані магніти і для визначення швидкості обертання застосовують індуктивний давач або давач Холла.

МАЛЮНОК
Парціальний метод вимірювання витрати.

Полягає у розщеплені потоку на дві вітки і вимірюванні витрати у вітці з меншою витратою з допомогою іншого методу з малою втратою тиску.


1 – вітка з більшою витратою;

2 – вітка з меншою витратою;

3 – витратомір з малим значенням втрати тиску, наприклад, тепловий.

Основне призначення методу – розширення діапазону вимірювання інших методів.
Коріолісові витратоміри.

Це витратоміри для вимірювання масової витрати, одночасно вимірюють густину і витрату. Витратомір являє собою резонатор, який приводиться в коливання з допомогою електронної схеми (підсилювач з перетворювачем). Частота коливань залежить від густини, а зсув фаз між окремими ділянками – від витрати.

МАЛЮНОК

1 – тонкостінна трубка (товщина 0.1 мм);

2, 3 – перетворювачі для збудження коливань резонатора;

4, 5 – приймальні перетворювачі коливань резонатора (магнітоелектричні, оптичні);

6 – електронна схема, складається з підсилювача і мікропроцесорного пристрою.

Частота коливань резонатора – до 100 Гц.
Лекція 26

Вимірювання рівня рідин і сипких матеріалів.

Вимірювання рівня рідин і сипких матеріалів полягає у визначенні по значенні рівня кількості матеріалів у ємності і в контролі положення рівня в технологічних апаратах при проведені технологічного процесу.

Є дві задачі:

  1. Кількість (рівень на площу апарата);

  2. Потрібне значення рівня для нормального проведення процесу (перемішування, барботування, емульгування, випалювання, тощо).

Прилади для вимірювання рівня – рівнеміри. Прилади для сигналізації крайніх значень рівня – сигналізатори рівня.
Вимоги до приладів:

  1. Робота в умовах високих температур, тисків;

  2. Робота в умовах корозійно-активних і токсичних, забруднених і в’язких середовищах.

Класифікація:

  1. Рівнеміри прямого відліку (вказівні шкла);

  2. Поплавцеві;

  3. Гідростатичні, в тому числі п’єзометричні;

  4. Електричні: ємнісні, кондуктометричні;

  5. Ультразвукові;

  6. Радіолокаційні: надвисокочастотні з направляючою, рефлектометричні;

  7. Радіоізотопні.


По більшості з цих методів можна будувати сигналізатори рівня, крім того є ще механічні сигналізатори (обертаючі лопатка, якщо є сипкий матеріал – вона гальмується).

Другий принцип для сигналізаторів – вібраційний (коливається камертон, при появі рідини або сипкого матеріалу коливання припиняється).
Рівнеміри прямого відліку або вказівні скла.

В основі – принцип з’єднання посудин, констуктивно це прозора трубка, яка з’єднана з верхньою і (або) нижньою частиною резервуара. Область застосування – харчові технології, котельні агрегати, ємності з запасом оливи. Застосовуються до 300 °С і тисків до 30 кгс/см2; значення рівня – до 3 м при невеликих тисках.

Основний недолік: не можна передати покази на віддаль або перетворити в електричний сигнал (хоча є різні варіанти, окремо поміщені поплавець та індуктивний давач положення).

Поплавцеві рівнеміри.

Ділять на дві групи (принципи):

  1. з плаваючим поплавцем і слідкуючою системою;

  2. зі змінним зануренням поплавця.


З плаваючим поплавцем і слідкуючою системою.

Один з найточніших методів для вимірювання рівня нафти у нафтосховищах.

МАЛЮНОК

1 – ємність;

2 – поплавець плоскої форми;

3 – тросик;

4 – блоки;

5 – барабан, на який намотаний тросик;

6 – двигун з редуктором;

7 – енкодер (перетворює кут і число обертів у число Грея);

8 – давач натягу тросу;

9 – мікропроцесорний перетворювач.
Зі змінним зануренням поплавця.

Поплавець циліндричної форми розміщуюють вертикально і для вимірювання рівня вимірюють виштовхувальну силу, яка діє на цей поплавець. Для вимірювання виштовхувальної сили може застосовуватись пневматична компенсаційна система, електричний перетворювач з силовою компенсацією, тензорезисторні перетворювачі, ємнісні, диференційно-трансформаторні перетворювачі.

Розглянемо пневматичний прилад з силовою компенсацією.



1 – корпус, він виконує роль заспокоювача;

2 – рідина;

3 – поплавець;

4 – сильфон для виводу механічного переміщення;

5 – важіль;

6 – опора навколо якої рухається важіль;

7 – елемент “сопло-заслінка”;

8 – сильфон зворотнього зв’язку;

9 – тягарець для початкової ваги поплавця;

10 – пневматичний підсилювач.

При збільшенні рівня, збільшується виштовхувальна сила, яка діє на поплавець порожнинної форми 3. Ліва частина важіля 5 переміщується вверх, права вниз і прикриває сопло елементу 7. Тиск в міждросельному просторі зростає, він підсилюється підсилювачем 10 і поступає на вихід із сильфону 8, яке повертає систему у попереднє положення зі статичною похибкою. Тиск на виході буде пропорційним значенню рівня. Вихідний сигнал такої системи – 20-100 кПа. Для таких рівнемірів можна проводити “суху” перевірку – поплавець має свою вагу, замість нього на важіль 5 підвішують тягарці, вагу яких розраховують по значенню рівня і густини середовища.

Тип пневметичного приладу – УБ-П.

Діапазони (в метрах): 0 – 0.02; 0 – 0.04; 0 – 0.06; 0 – 0.08; 0 – 0.1; 0 – 0.25; 0 – 0.4; 0 – 0.6; 0 – 0.8; 0 – 1.0; 0 – 1.6; 0 – 2.0; 0 – 2.5; 0 – 3; 0 – 4; 0 – 6; 0 – 8; 0 – 10; 0 – 16.

кл.т. 1.0, Рн = 10 або 16 МПа.

Тензорезисторний аналог – “Сапфир – 22 ДУ”; вихідний сигнал 0 – 20 мА, 4 – 20 мА, 0 – 5 мА; такі самі діапазони вимірювання; кл.т. 0.5, 1.0.

Для електричного УБ-П, вихідний сигнал 0 – 5 мА, кл.т. 1.0.
Гідростатичні рівнеміри.

Вимірювання рівня зводиться до вимірювання тиску стовпчика рідини.



при , можна при , якщо внести певний перетворювач.

Діляться на дві групи:

  1. з безпосереднім вимірюванням тиску стовпчика рідини. В них можна застосовувати будь який прилад для вимірювання тиску, для чистих рідин; спеціальне виконання для забруднених рідин (“Сапфір – 22 ДГ”). В кожної фірми є прилад зі спеціальним розділювачами для вимірювання гідростатичного тиску забруднених речовин.

МАЛЮНОК

1 – ємність;

2 – прилад для вимірювання різниці тисків;

3 – трубка;

4 – додаткова ємність.

3 і 4 заповнені конденсатом, замість 3 і 4 можна застосувати розділювач.

  1. п’єзометричні рівнеміри. Це різновид гідростатичних, в них застосовується спеціальна п’єзометрична трубка, через яку безперервно продувають повітря або інертний газ. Тиск повітря або газу в трубці буде рівний: . Область застосування – в’язкі, забруднені середовища (наприклад, в очисних спорудах), середовища, які кристалізуються або полімеризуються.


Електричні рівнеміри.

Ємнісні рівнеміри.

Є два варіанти: вимірювання у провідній рідині і у непровідній, в залежності від цього по-різному виконана електродна система; в провідній рідині точність вимірювання завжди вища. Для провідних рідин – електрод захищений полімерним матеріалом, наприклад, фторопластом. Точність вимірювання ємнісних рівнемірів вважають не високою, краща для рідин (похибка 2.5 %), гірша для сипких (похибка до 30 %). Ємнісний метод найчастіше застосовують для побудови сигналізаторів.

Кондуктометричні рівнеміри.

Міряють зміну провідності електродної системи при зміні рівня. Найчастіше застосовують як сигналізатори рівня. Для неперервного вимірювання застосовують дуже рідко.

Ультразвукові рівнеміри.

Застосовується принцип ультразвукової локації, тобто вимірювання часу проходження ультразвукових коливань від перетворювача до поверхні розділу фаз і назад. Придатні для використання у важких умовах, бояться забруднення поверхні (наприклад, якщо є піна). Висока точність вимірювання, абсолютна похибка вимірювання складає 5 мм при вимірюванні до 16 м і 1 мм при вимірюванні до 2 м. Недолік: висока вартість.
Метод радіолокаційний і радіоізотопний – самостійно!!!




1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

Вимірювання швидкості руху молекул. (Дослід О. Штерна.) Пояснення...
Мета уроку: сформувати в учнів поняття про фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах, використовуючи основні положення...

Тема уроку
Дидактичний матеріал: технологічні картки, інструкційно технологічні картки, технологічні схеми, картки завдання, картки ситуації,...

Класифікація одиниць вимірювання та одиниць обліку

Класифікація одиниць вимірювання та одиниць обліку

Урок №1. Тема уроку: Тепловий стан тіл І температура. Вимірювання температури
Мета уроку: Сформувати в учнів знання про тепловий стан тіл, температуру тіла. Виробити вміння користуватися термометрами, розвивати...

Державний стандарт професійно-технічної освіти
Опенько В. В. – викладач професійно-теоретичної підготовки «Спеціальна технологія»; Хацко Н. І. – викладач професійно-теоретичної...

Оформлення записів до трудової книжки
До трудових книжок працівників у розділі «Відомості про нагородження» вносяться відомості про нагородження

Форми І методи роботи з обдарованими дітьми
Основні теоретичні відомості (властивості формулюються для натуральних чисел)

Черкаський державний бізнес-коледж
У посібнику подано основні теоретичні відомості з ділового українського мовлення, висвітлено питання правопису та загальні мовні...

Звіт про виконання науково-дослідної роботи за темою: «Випробування...
Дослідження проводилися на супіщаних дерново-підзолистих ґрунтах в технологічні сівозміні Інституті картоплярства наан



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка