Методы и средства измерений расхода и количества многофазных сред

РОССИЙСКАЯ  ФЕДЕРАЦИЯ

МИНЕСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕННТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ  ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

                            Специальность «(220501.65)3  Управление качеством» 
 

      Контрольная работа 
 

По дисциплине: Методы и средства измерения, испытания и контроля.

На тему: Методы и средства измерений расхода и количества многофазных сред.

Вариант №: 4 

Выполнил:

Студент 3 курса  5 семестра

Галлямов Айрат  Габделхаевич                                 

     Тюмень 2012

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение………………………………………………………………………….3

1.Основные сведения об измерении расхода и массы веществ ……………...4

2. Расходомеры переменного перепада давления  ……………….………..…5

3. Расходомеры обтекания……….…………………………………………….7

4. Тахометрические расходомеры………..………………………………….10

5. Электромагнитные расходомеры …………………………………………12

6. Расходомеры переменного уровня…………………………………………14

7. Тепловые расходомеры…………………………………………………….16

8. Вихревые расходомеры…………………………………………………….18

9. Акустические расходомеры………………………………………………...19

Список  литературы….…………………………………………………………..21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Большинство сред, встречающихся в природе  и используемых в технике, не являются однородными и не могут быть отнесены к классу жидкостей, газов или твердых деформируемых тел. Это, так называемые, многофазные (гетерогенные) среды, содержащие поверхности разрыва непрерывности свойств. К таким средам могут быть отнесены парожидкостные потоки, газопылевые облака, нефтегазоносные пористые среды (грунты и горные породы), композиционные материалы.  На границах раздела фаз в таких средах возможны фазовые переходы (испарение, газификация, конденсация) и химические реакции (горение, каталитические гетерогенные реакции). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ  ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА  И МАССЫ ВЕЩЕСТВ 

      Измерение расхода и массы веществ (жидких., газообразных, сыпучих, твердых, паров  и т. п.) широко применяется как  в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами.

        Расход вещества — это масса  или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м³/с (м³/ч и т. д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

      Расход  вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные приборы расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема вещества, проходящего через средство измерения в течение любого, произвольно взятого промежутка времени. В этом случае они называются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора. Расходомеры, наиболее широко распространенные в пищевой промышленности, по принципу действия разделяются на следующие основные группы: переменного перепада давления; обтекания — постоянного перепада  давления; тахометрические; электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические. Кроме того, известны расходомеры, основанные на других принципах действия: резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.

      2. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ 

      Одним из наиболее распространенных средств  измерений расхода жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями.

      Сужающее  устройство расходомера является    первичным    измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад   (разность) давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств применяются измерительные    диафрагмы,   сопла, сопла Вентури и трубы- Вентури. В качестве измерительных приборов применяются различные дифференциальные   манометры,   рассмотренные в главе VII, снабженные показывающими, записывающими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о расходе в соответствующей форме и виде.

      Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так, что центр его лежит на оси трубопровода (рис. VIII.1). При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются

      

      

      зоны  завихрения. Давление струи около  стенки вначале возрастает из-за подпора  перед диафрагмой. За диафрагмой оно  снижается до минимума, затем снова  повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит потеря давления р_пот.

      Таким образом, часть потенциальной энергии  давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а  статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

      Из  рис. VIII.1 видно, что давление по оси трубопровода, показанное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2 производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства. 
 

 

3. РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯ 

      Принцип действия расходомеров обтекания основан  на зависимости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода вещества. Широко распространенными расходомерами обтекания являются расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела — поплавка, находящегося в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным.

      В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтекания компенсационного -типа, перемещение тела обтекания измеряется по величине давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него.

      Ротаметры

       Расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры — применяются  для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих ..... по трубопроводам и не подверженных значительным колебаниям. Особенно широко они используются в винодельческом, спиртовом, ликерно-водочном и других производствах. Ротаметр (рис. VIII.4) представляет собой длинную коническую трубку 1, располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движущегося снизу вверх потока перемещается поплавок 2. Поплавок перемещается до тех пор, пока площадь кольцевого отверстия между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера', 'при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному. При этом действующие на поплавок силы уравновешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному.значению расхода.

      Рассмотрим  силы, действующие на поплавок. Масса поплавка в рабочем состоянии, т. е. при полном погружении в измеряемую среду (в кг), 

       
 
 

      Поплавковые и поршневые расходомеры    -

      Поплавковый расходомер постоянного перепада давления (рис. VIII.5) состоит из поплавка 1 и конического седла 2, расположенных в корпусе прибора (отсчетное устройство на схеме не показано) . Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра.

      В поршневом расходомере (рис. VIII.6) чувствительным элементом является поршень /, перемещающийся внутри втулки 2.

      Втулка  имеет входное отверстие 5 и выходное отверстие 4, которое является диафрагмой переменного сечения. Поршень с помощью штока соединен с сердечником передающего преобразователя 3. Протекающая через расходомер жидкость поступает под поршень и поднима-ет его. При этом открывается в большей или меньшей

      \                  ~"

      степени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость, протекающая через диафрагму, одновременно 'заполняет также пространство над  поршнем, что создает противодействующее усилие.

 

4. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ  РАСХОДОМЕРЫ 

      Расходомеры этой группы широко применяются практически  во всех отраслях пищевой промышленности. Принцип их действия основан на использовании  зависимостей скорости движения тел  — чувствительных элементов, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти расходомеры. Известно большое число разновидностей тахометрических расходомеров, однако в практике для измерения расхода самых разнообразных жидкостей и газов широко распространены турбинные, шариковые и камерные расходомеры.

Камерное  расходомеры

Камерные  тахометрические расходомеры представляют собой здин или несколько подвижных  элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении 'определенные объемы жидкости

или газа. Существует большое число конструкций, камерных расходомеров жидкостей и газов. Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей (рис. VIII.11) состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. В положении / правая шестерня отсекает некоторый объем жидкости 1; так как на эту шестерню действует крутящий момент, она поворачивается по часовой стрелке, вращая при этом левую шестерню против часовой стрелки. В положении // левая шестерня заканчивает отсекание новой порции жидкости 2, а правая выталкивает ранее отсеченный объем 1 в выходной патрубок счетчика. В это время вращающий момент действует на обе шестерни. В положении /// ведущей является левая шестерня, отсекающая объем 2. В положении IV правая шестерня заканчивает отсекание объема 3, а левая выталкивает объем 2. В положении V полностью отсекается объем 3; обе шестерни сделали по пол-оборота, и ведущей стала опять правая шестерня. Вторая половина оборота шестерен протекает аналогично. Таким образом, за один полный оборот шестерен отсекается четыре дозирующих объема." Учет жидкости основан на отсчете числа оборотов шестерен. Выпускаются счетчики, обеспечивающие измерение в диапазоне от 0,8 до 36 м³/ч. Диаметры условных проходов 15— SO мм; класс точности 0,5; 1,0. 
 
 
 

 

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ  РАСХОДОМЕРЫ 

      Электромагнитные (индукционные) расходомеры предназначены для измерения расхода различных жидких сред, в том числе пульп с мелкодисперсными неферромагнитными частицами, с электрической проводимостью не ниже 5-10 См/м, протекающих в закрытых полностью заполненных трубопроводах. Широко применяются в различных отраслях пищевой промышленности/