Прилади для вимірювання маси, об’єму і витрат

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського

Інститут математики фізики і технологічної освіти

Кафедра технологічної освіти ,економіки і безпеки життєдіяльності

Реферат на тему:

«Прилади для вимірювання маси, об'єму і витрат»

Виконав:

Студент групи 5-САТОД

Кащук Ярослав

Вінниця 2016

План

1. Поняття кількості і витрат речовини

2. Будова і принцип дії об'ємних і швидкісних лічильників

3. Залежність об'ємної витрати речовини від перепадів тиску. З яких частин складаються витратоміри змінного перепаду тиску

4. Залежність об'ємних витрат від перепаду тисків на звужених частинах. З яких частин складається комплект витратоміра, що працює на принципі тисків

5. Індукційний спосіб вимірювання витрат речовини

6. Ультразвукові витратоміри

Висновок

Список використаних джерел

1. Поняття кількості і витрат речовини

Кількістю речовини називають сумарний об'єм або масу речовини, що приходить через поперечний перетин трубопроводу або іншого транспортного пристрою за певний проміжок часу. Кількість речовини виражають в одиницях об'єму /м³/ або маси /кг/. Прилади, що вимірюють масу або об'єм речовини, яка протікає через прилад протягом будь-якого проміжку часу,називаються лічильниками. Витратою речовини називають кількість речовини, що проходить через даний перетин трубопроводу /транспортера/ в одиницю часу. Розрізняють масову витрату Gm /в кг/с/ та об'єму Gv /в м3/с/. Прилади, що вимірюють витрату, називаються витратомірами.

2. Будова і принцип дії об'ємних і швидкісних лічильників

Швидкісні та об'ємні лічильники. Принцип дії швидкісних лічильників оснований на залежності швидкості обертання робочого органу від середньої швидкості потоку речовини, що рухається, а значить і кількості речовини, що протікає за певний проміжок часу. По формі робочого органу лічильники діляться на прилади з гвинтовою вертушкою і з крильчаткою. Перші розміщуються паралельно вимірюємо потоку, другі - перпендикулярно йому. Помилка приладів у залежності від витрати складає ±2-3%.

Принцип дії об'ємних лічильників оснований на періодичному або безперервному відліку постійних об'ємних порцій рідкої, газоподібної або сипучої речовини, що проходить через прилад, та складанні результатів вимірювання. Розрізняють об'ємні лічильники з овальними шестернями, ковшові лічильники, поршневі, дискові, ротаційні і т.д. У таких приладах за рахунок енергії потоку речовини приводяться до обертання робочі органи, які періодично відсікають певні об'єми речовини. Кількість речовини, яка проходить через лічильник, обчислюється по частоті обертання робочих органів, зв'язаних з лічильним механізмом.

Для повірки об'ємних і швидкісних лічильників, витратомірів постійного перепаду тиску, а також індукційних і ультразвукових мається стенд, на якому підключають послідовно до шести повіряються приладів з однаковим калібром або кожен прилад до лінії подачі рідини в мірний бак. На кінці лінії встановлюють змінні насадки-сопла і покажчик витрати, проградуйований в одиницях витрати. Кожній насадці відповідає свій коефіцієнт відліку показань за шкалою. При повірці індукційних і ультразвукових витратомірів необхідний стенд вторинних приладів із стабілізатором напруги живлення і електричними дротиками

3. Залежність об'ємної витрати речовини від перепадів тиску. З яких частин складаються витратоміри змінного перепаду тиску

Витратоміри змінного перепаду тиску. Принцип дії оснований на вимірюванні різниці тисків, яка створюється будь-яким звужуючим пристроєм встановленим в трубопроводі на шляху руху речовини. При протіканні рідини або газу через звужуючий пристрій частина потенціальної енергії тиску переходить у кінетичну, при цьому середня швидкість потоку в звуженому перетині підвищується, а тиск зменшується. Таким чином при протіканні газу або рідини утворюється різниця тисків до і після звужуючого пристрою. Різниця цих тисків /DР/ залежить від швидкості речовини, що протікає, й буде тим більша, чим більша витрата речовини, що протікає. Залежність між витратою незжимаємої рідини й перепадом тиску можна встановити, розв'язуючи рівняння Бернуллі й рівняння нерозривності струменя.

Для об'ємних витрат: Gv=a*F₀v2/r* DР м3/с ,

для масових витрат: Gm=a*F₀*pv2/r* DР кг/с ,

де a - коефіцієнт витрати, що залежить від геометричної форми звужуючого приладу й фізичних властивостей вимірюваного середовища;

F0 - площа перетину звужуючого пристрою;

r - густина рідини.

Для всіх стандартних звужуючих приладів значення a в широкому діапазоні достатньо достовірне й відтворене. Тому їх можна використовувати без індивідуального градуювання. До стандартних звужуючих приладів відносяться нормальна /стандартна/ діафрагма; сопла; труба Вентурі. У комплект витратомірів цього типу входять: звужуючий пристрій, диференціальний манометр для вимірювання перепаду тиску/а, значить, і для вимірювання витрати речовини/, імпульсні трубки /до 50 м/ та вторинний прилад.

Витратоміри постійного перепаду тиску/ротаметри обтікання/.

Принцип дії ротаметрів оснований на вертикальному переміщенні поплавка, що знаходиться всередині конічної трубки, під дією проходячого знизу вверх потоку вимірюємого середовища. Використивується для вимірювання витрати частих і малозабруднених рідин і газів, протікаючих по трубопроводам без значних коливань витрат. На поплавок, розміщений всередині конічної трубки, по якій знизу вверх протікає рідина або газ, діють дві результуючі сили F1 і F2. Сила ваги F1 обумовлена дією поплавка й виштовхуючої сили, яку з врахуванням ряду припущень можна вважати величиною постійною. Сила F2 обумовлена різницею тисків, що виникає до і після поплавка, бо в цьому місці відбувається звуження потоку. Як слідує з розглянутого в попередньому підрозділі матеріалу, величина перепаду тиску, значить цієї сили, залежить як від швидкості струменя /тобто величини витрати/, так і від величини звуження.

Принцип дії витратомірів заснований на тому, що якщо в трубопроводі, по якому протікає речовина, встановлюють пристрій, що створює місцеве звуження потоку, то внаслідок переходу частини потенційної енергії тиск у кінетичну середню швидкість потоку у звуженому перетині підвищується, в результаті чого статичний тиск в цьому перерізі стає менше статичного тиску перед звуження потоку. Різниця тисків (перепад тиску) тим більше чим більше витрата речовини. Отже, перепад тиску може служити мірою витрати речовини.

Робочою формулою вимірювання витратомірів даного типу в загальному вигляді є:

Витратомір змінного перепаду тиску з пристроєм складається з встановленого на трубопроводі пристрою звуження (СУ) 1, з'єднувальних трубок 2 і вимірювача перепаду тиску, наприклад U-образного дифманометра 3. При проходженні речовини через СУ середня швидкість потоку збільшується частина потенційної енергії тиску переходить у кінетичну. p align="justify"> У результаті цього статичний тиск потоку після СУ зменшується, що викликає перепад тиску на ньому Стиснення потоку починається перед СУ за перетином 1-1 і досягає найбільшої величини на деякій відстані від СУ в перерізі 2-2, потім струмінь розширюється до повного перерізу трубопроводу.

4. Залежність об'ємних витрат від перепаду тисків на звужених частинах. З яких частин складається комплект витратоміра, що працює на принципі тисків

Основи теорії вимірювання витрати по перепаду тиску у звужуючих пристроях

Даний метод вимірювання витрати заснований на залежності перепаду тиску в нерухомому пристрої звуження потоку (СУ), що встановлюється в трубопроводі, від витрати вимірюваного середовища. Це пристрій слід розглядати як первинний перетворювач витрати. Створюваний у пристрої звуження потоку перепад тиску вимірюється дифманометром, який може бути показуючим зі шкалою в одиницях витрати. При необхідності дистанційної передачі показань діфманометр забезпечується перетворювачем, який лінією зв'язку з'єднується з вторинним приладом та іншими пристроями. Метод вимірювання витрати є найбільш відпрацьованим, що звужують пристрої та дифманометри для них випускають всі найбільші приладобудівні фірми світу. Для вимірювання витрати пари, газу, рідин в трубопроводах діаметром понад 300 мм в основному використовується цей метод.

Розглянутий принцип вимірювання полягає в тому, що при протіканні потоку через отвір пристрою звуження підвищується швидкість потоку в порівнянні зі швидкістю до звуження. Збільшення швидкості, а отже, і кінетичної енергії викликає зменшення потенційної енергії і відповідно статичного тиску. Витрата може бути визначений при відомій градуювальної характеристиці по перепаду тиску? р на пристрої звуження потоку, виміряного дифманометром. Використання розглянутого методу вимірювання вимагає виконання певних умов:

характер руху потоку до і після звужуючого пристрою повинен бути турбулентним і стаціонарним;

потік повинен повністю заповнювати всі перетин трубопроводу;

фазовий стан потоку не повинно змінюватися при його перебігу через звужуючий пристрій (пар є перегрітою, при цьому для нього справедливі всі положення, що стосуються вимірювання витрати газу);

у внутрішній порожнині трубопроводу до і після звужуючого пристрою не утворюються опади та інші види забруднень;

на поверхнях пристрою звуження не утворюються відкладення, які змінюють його геометрію. індукційний витратомір ультразвуковий лічильник

Звужуючі пристрої умовно поділяються на стандартні, спеціальні та нестандартні. Стандартними називаються звужуючі пристрої, які розраховані, виготовлені і встановлені відповідно з керівним нормативним документом ГОСТ 8.569.1-97. До числа спеціальних відносяться стандартні діафрагми для трубопроводів з внутрішнім діаметром менше 50 мм. Звужуючі пристрої, що не відносяться до цих двох груп, називаються нестандартними. Градуювальна характеристика стандартних пристроїв звуження потоку визначається за допомогою розрахунків без індивідуального градуювання. Цей момент обумовив широке застосування даного методу для вимірювання витрат води, пари, газу в трубопроводах великих діаметрів. Градуювальні характеристики нестандартних пристроїв звуження потоку визначаються в результаті індивідуального градуювання. Цьому методу притаманні такі недоліки:

вузький динамічний діапазон, що не перевищує трьох-п'яти

при використанні одного дифманометра;

діаметр трубопроводу повинен бути більше 50 мм, в іншому випадку

необхідна індивідуальна градуювання;

значні довжини лінійних ділянок;

наявність втрати тиску.

В якості стандартних пристроїв звуження потоку для вимірювання витрати рідин, газів і пари використовуються діафрагми, сопла і значно рідше труби і сопла Вентурі. Діафрагма (рис. 12.1, а) являє собою тонкий диск з круглим отвором, вісь якого розташовується по осі труби. Передня (вхідна) частина отвору має циліндричну форму, а потім переходить в конічний розширення. Передня кромка отвору повинна бути прямокутної (гострої) без заокруглень і задирок. Діапазон робочих чисел Re залежить від відносного діаметра СУ і для діафрагми він складає від '.

Витратомір - пристрій або устаткування для вимірювання витрат в однофазних потоках рідини (нафти, води тощо) чи газу або сипкої речовини.

У нафтовидобуванні частіше за все застосовують об'ємні і тахометричні витратоміри, а для вимірювання витрат газу - витратомір вентурі та перепаду тиску.

Витратомірне сопло - частина витратоміра, яка являє собою звужувальний пристрій з круглим отвором, що має плавно звужену частину на вході.

Витратомір Вентурі. Пристрій, що забезпечує місцеве звуження потоку рідини, газу або пари; застосовується для виміру витрати або швидкості потоку. Названо по імені італійського ученого Дж. Вентурі. Швидкість потоку змінюється, викликаючи зміну тиску; в результаті виникає перепад тиску ( P 2 -- P 1 ), який однозначно пов'язаний з витратою і швидкістю потоку. Тиск вимірюється за допомогою диференціального манометра. Погрішність виміру складає 2--10%.

Витратоміри змінного перепаду тиску

Витратоміри змінного перепаду тиску залишаються найбільш розповсюдженим типом витратомірів до сьогоднішнього часу. Домінування витратомірів цього типу на українських газовимірювальних станціях часто призводить до небажаних наслідків. Вимірювальні пристрої, які засновані на методі змінного перепаду тиску, мають недостатньо високу точність (похибка вимірювання складає близько ±1,0 %). На газовимірювальних станціях додаткова похибка вимірювання внаслідок забруднення трубопроводу виявляється одночасно в основній і дублюючій системах, представлених витратомірами змінного перепаду тиску, тому що вони зазвичай працюють на одному звужувальному пристрої. Виявити додаткову похибку в таких умовах вдається тільки за допомогою контрольної системи, що працює на безконтактних витратомірах. Таким чином, гостро постає питання про розроблення і впровадження витратовимірювальних засобів, заснованих на альтернативних методах вимірювання витрати, зокрема методах, що реалізують безконтактні схеми вимірювання.

Витратомір постійного перепаду тиску

Витратоміри постійного перепаду тиску або ротаметри застосовуються для вимірювання витрат однорідних потоків чистих і слабозабруднених рідин і газів, що протікають. по трубопроводах і не схильних до значних коливань.

Ротаметр являє собою довгу трубку конічну, встановлену вертикально, уздовж якої під дією рухомого знизу вгору потоку переміщається поплавець. Поплавець переміщається до тих пір, поки площа кільцевого отвори між поплавцем і внутрішньою поверхнею конусної трубки не досягне такого розміру, при якому перепад тиску по обидві сторони поплавця не стане рівним розрахунковому. При цьому діючі на поплавок сили врівноважуються, а поплавець встановлюється на висоті, що відповідає певному значенню або шкалі витрати.

5. Індукційний спосіб вимірювання витрат речовини

Індукційні /електромагнітні/ витратоміри. Індукційні витратоміри використовуються для вимірювання витрат як чистих, так і забруднених електропровідних рідин, розчинів, пульт. Принцип роботи оснований на явищі електромагнітної індукції. При проходженні електропровідної рідини через однорідне магнітне поле виникає ЕРС, пропорційна середній швидкості струменя, тобто величезні витрати: E=B*Dy*Vср., де: Е - ЕРС; В - Електромагнітна індукція в зазорі між полюсами магніту; Dy- внутрішній діаметр трубки. Для одержання достовірних результатів вимірювання рух рідини в трубі носить ламінарний характер. Труба, з якої виготовляється датчик, повинна бути немагнітною /нержавіюча сталь/ і покрита всередині ізоляційним матеріалом. Dy - від 3 до 1000 мм; Gv - від 0,032 до 25000 м3/год.

Винахід відноситься до способів вимірювання витрати електропровідних середовищ. Відомі способи вимірювання витрати електропровідних середовищ не виключають впливу зміни електропровідності середовища.

Описуваний спосіб полягає в тому, що створюють змінне магнітне поле, періодично змінюють напрямок його руху і вимірюють наводяться при цьому е.р.с. при прямому і зворотному русі поля, Величину витрати (швидкості) потоку визначають по відношенню суми е.р.с, наведених при прямому і зворотному русі магнітного поля, до різниці цих е.р.с.

Предмет винаходу

Індукційний спосіб вимірювання витрати електропровідних рідин з використанням біжучого магнітного поля збудження, lO відрізняється тим, чмв, з метою виключення впливу зміни електропровідності середовища на результати вимірювання, періодично змінюють напрямок руху біжучого магнітного поля, вимірюють відношення суми

15 е.р.с, наведених при прямому і зворотному русі поля збудження, різниці цих е д.с.

6. Ультразвукові витратоміри

Ультразвуковий (акустичний) витратомір -- витратомір, у якому для вимірювання швидкості потоку рідини або газувикористовують ультразвук.

Конструктивні особливості

Звукові коливання високої частоти (20 кГц і вище), що створюються електроакустичним вібратором (випромінювачем), проходять через середовище, що рухається трубопроводом, й реєструються приймачем, який розташований від випромінювача на відстані D.

Класифікація за принципом роботи

Існують три основні методики визначення швидкості потоку, а на її основі і витрати рідини за допомогою ультразвуку:

часово-імпульсний спосіб (спосіб фазового зсуву), котрий здійснює вимірювання різниці фазових зсувів ультразвукових хвиль, що направляються за потоком й проти нього;,

детектування зміни частоти ультразвуку, викликаної рухомим середовищем (доплерівські витратоміри), котрий використовує вимірювання різниці частот повторення коротких імпульсів або пакетів ультразвукових коливань, що спрямовують одночасно за потоком й проти нього;

метод вимірювання часу поширення ультразвуку (зносу ультразвукового сигналу), який ґрунтується на вимірюванні різниці тривалості проходження коротких імпульсів, що направляються одночасно за потоком й проти нього.

Крім того, існує окремий метод визначення витрат, що базується на вимірюванні зміщення потоком ультразвукової хвилі, котра спрямовується перпендикулярно до напрямку руху середовища.

Основні переваги:

Широкому розповсюдженню акустичних витратомірів сприяє:

можливість їх застосування для вимірювання витрат забруднених і агресивних середовищ,

безінерційність вимірювання,

безконтактність вимірів,

відсутність рухомих частин в потоці,

відсутність втрат тиску в трубопроводах та ін.

Висновок

В даний час потреби харчової промисловості в приладах для вимірювання витрат, маси і об'єму різних харчових продуктів задовольняються в основному загальнопромислові приладами і пристроями.

Є також велика номенклатура приладів і пристроїв, призначених для вимірювання витрат харчових продуктів, в конструкціях яких враховуються специфічні властивості останніх. Зокрема, широке застосування знаходять автоматичні зважують і дозуючі пристрої для цукру-піску, круп,какао-порошку, кави та інших сипучих матеріалів. Випускаються спеціальні прилади для вимірювання витрат, маси і об'єму рідких харчових продуктів:молока, олії, виноматеріалів і т.п.

Список використаних джерел

1.http://www.ngpedia.ru/id499680p1.html

2.http://wiki.taltek.info/Витратомір_змінного_перепаду_тиску

3.http://wiki.taltek.info/Витратомір

4.http://vunivere.ru/work16193

5.http://ukrdoc.com.ua/text/14924/index-1.html

6.http://ukrbukva.net/68929-Izmerenie-rashoda-veshestva-metodom-peremennogo-perepada-davleniya.html

Размещено на Allbest.ru