Файл: Ильинский В.М. Измерение массовых расходов.pdf

Рассмотрим один из приборов этого типа, который содержит вертикальный цилиндр с прямоугольным выре­ зом в боковой стенке и свободный скользящий в цилин­ дре полый, целиком погруженный в жидкость, поршень. Поршень под напором поступающей снизу жидкости по­ днимается на высоту, определяемую массовым расходом,

часть цилиндра с основной магистралью за расходоме­ ром. Движение жидкости в этой линии создается за счет перепада давления на сужающем устройстве, устанавли­ ваемом в трубопроводе между точкой присоединения к нему вспомогательной линии и расходомером. Положе­ ние поршня по высоте контролируется магнитным устрой­ ством. С помощью потенциометра перемещение пор­ шня преобразуется в электрический сигнал напряжения, который поступает на интегратор, где преобразуется в частоту. Интегрирование поэтому осуществляется путем счета импульсов. Расходомер требует первоначальной

мышленные испытания на нефтеперерабатывающих за­

брежимо мало. Этот ірасходомер показал хорошую ра­ ботоспособность при наличии в потоке твердых и осаж­ дающихся частиц.

ГЛАВА ВТОРАЯ

МЕХАНИЧЕСКИЕ МАССОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

4. Основные типы расходомеров

В механических массовых расходомерах исполь­ зуется закон количества движения или теорема импуль­ сов, которая гласит: изменение .количества движения материальной точки за некоторый промежуток времени

29

равно геометрической сумме импульсов приложенных сил за тот же .промежуток времени. Сказанное относит­ ся «ак к расходомерам, в которых потоку придается дополнительная угловая скорость, так и к расходоме­ рам, в которых измеряется сила гидродинамического на­ пора при изменении направления движения потока, т. е. параметр pu3 в так называемых массовых расходомерах с коррекцией. Иными словами, во всех массовых меха­ нических расходомерах измеряется сила динамического взаимодействия твердого тела с жидкостью.

Рассмотрим общий случай удара струн жидкости о симметричную по отношению к струе неподвижную пре­ граду, имеющую вид цилиндрической криволинейной

Рис. 7.

Выделим в струе некоторый объем жидкости, ограни­ ченный сечениями 1, 2 и 3; пусть через весьма малый промежуток времени этот объем переместится в некото­ рое новое положение с граничными сечениями /', 2' и 3'.

Так как количество движения .средней части выде­ ленных объемов жидкости, ограниченной сечениями 1', 2, 3, при установившемся движении остается неизмен­ ным, изменение количества движения может быть найде­

(

них сил равен разности моментов количества движения, при входе и выходе из рабочего колеса и записывается уравнением Эйлера:

dM — d-1^- (г2 с2 cosa2 — r1c1 cos^),

где с—абсолютная скорость потока в соответствующем сечении.

Для того чтобы скорость потока не оказывала влия­ ния на окружные составляющие абсолютной скорости C!COsai=üi и c2 cosa2=«2, в массовых расходомерах, как правило, каналы вращающихся крыльчаток направлены параллельно и радиально к оси вращения. В этом случае выражение для момента на рабочем колесе запи­ сывается так:

Для расходомеров, в которых поток поступает на чувствительные крыльчатки незакрученным либо полно­ стью теряет предварительную закрутку, одна из окруж­ ных скоростей «а входе или выходе равна нулю и тогда

скорости cor. Разница между этими типами приборов за­ ключается лишь в том, что в турборасходомерах процесс

кратко рассмотрим основные типы механических массо­ вых расходомеров,

32

На рис. 8, 1-1 представлена принципиальная схема массовых расходомеров, содержащих два последователь­ но расположенных чувствительных элемента. Первый элемент — коническое тело — воспринимает усилие, пропорциональное величине динамического напора пото­ ка рѵ2. Второй элемент — свободно вращающаяся спираль­ ная крыльчатка — регистрирует величину скорости изме­ ряемого потока. Очевидно, что частное от деления этих величин будет пропорционально массовому расходу из­ меряемого вещества.

На рис. 8, 1-2 .представлена принципиальная схема массовых расходомеров, содержащих два чувствитель­ ных элемента. Первый элемент-—шнек, упруго связан­ ный с корпусом прибора, такжевоспринимает величину динамического напора ри2 . Второй элемент — свободно вращающаяся спиральная крыльчатка, установленная за струевыпрямителем, определяет скорость потока ѵ. Очевидно, что частное от деления сигналов, вырабаты­ ваемых специальными электрическими устройствами, установленными над шнеком и спиральной крыльчаткой, будет пропорционально массовому расходу вещества, т. е.

V

В ряде устройств такого типа может иметь место иная компоновка основных элементов конструкции. На­ пример, возможна последовательная установка непод­ вижного шнека, осуществляющего закручивание потока, свободно вращающейся прямолопастной крыльчатки и прямолопастной крыльчатки, упруго связанной с корпу­ сом прибора. В этом случае величина массового расхода будет определяться как отношение угла поворота пря­ молопастной крыльчатки, установленной на упругом эле­ менте, к угловой скорости свободно вращающейся пря­ молопастной крыльчатки.

Рассмотренные выше механические массовые расхо­ домеры требуют применения электронных схем, произво­ дящих необходимые вычислительные операции в схемах измерения промежуточных преобразователей. Очевидно, что в этих "приборах будет присутствовать дополнитель­ ная инструментальная погрешность измерения массового расхода.

Теперь рассмотрим несколько основных типов массо­ вых расходомеров, в .которых момент внешних сил, при­ кладываемый к потоку, будет создаваться также за счет

энергии потока или электромагнитных тормозных устройств таким образом, что от вторичных преобразо­ вателей уже не требуется проведения математических операций.

На рис. 8, 1-3 представлена принципиальная схема массовых расходомеров, содержащих один чувствитель-

34