8. РАСХОДОМЕРЫ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ СКОРОСТНОГО НАПОРА
Из устройств этой группы для измерения нестационарных расходов нашли применение малоинерционные конструкции. Конструкция такого расходомера изображена на рис. VI.27. В цилиндрическом корпусе расположена металлическая диафрагма, опирающаяся на пружину. Снаружи на корпусе прибора установлена индукционная катушка.
Рис. VI.27. Схема расходомера с подвижной диафрагмой и индуктивным преобразователем: 1 — втулка, регистрирующая сжатие пружины; 2 — немагнитная пружина; 3 — индуктивная катушка; 4 — подвижная магнитная диафрагма
Рис. VI.28. Схема расходомера, измеряющего расход по величине скоростного напора, приложенного к стенке патрубка: 1, 3, 4, 5 — упругие соединения; 2 — измеритель возникающего усилия
Под действием потока диафрагма сжимает пружину и перемещается на определенную величину, изменяя индуктивность катушки. Для рассматриваемого прибора уравнение расхода имеет следующий вид:
где
— площади сечения трубопровода, диафрагмы и отверстия в диафрагме; а — постоянный коэффициент расходомера, определенный как
Ф — коэффициент обтекания диафрагмы;
с — коэффициент жесткости пружины;
— линейное перемещение диафрагмы от нулевого положения (основной измерительный параметр, который фиксируется датчиком).
Ввиду того что частота собственных колебаний системы, состоящей из диафрагмы и пружины, сравнительно низкая, такие устройства применяют для измерения потоков, имеющих малую частоту пульсации.
Имеются расходомеры, определяющие расход По скоростному напору потока без наличия обтекаемого тела. В таких устройствах
измеряется величина скорости напора на стенку патрубка, например, при изменении направления движения потока под прямым углом (рис. VI.28). В этом случае измерительные участки трубопровода располагаются на гибких соединениях, что позволяет с достаточной точностью измерять скоростной напор потока. При повороте потока жидкости в колене между его выпуклой и вогнутой образующими возникает перепад давления, функционально связанный со средней скоростью потока:
где
— перепад давления между выпуклой и вогнутой образующими колена в
— коэффициент, зависящий от геометрических размеров колена, в
— средняя скорость потока в
— ускорение силы тяжести в
Уравнение расхода в этом случае обычно записывают в следующем виде:
где С — коэффициент размерности;
— коэффициент расхода колена;
— радиус кривизны осевой линии колена в м.
При отсутствии расхода жидкости (рис. VI.28) перепад давления в точках А и В равен
или в мм столба измеряемой жидкости
Величину
можно выразить через диаметр колена:
Недостаток расходомера, показанного на рис. VI.28, состоит в том, что его показания зависят от давления измеряемой среды. Последнее может быть исключено путем использования компенсирующего сильфонного элемента.