Поправки к показаниям жидкостных манометров.



При точном измерении давления жидкостными манометрами необходимо учитывать погрешности, связанные с влиянием температуры и ускорения свободного падения на показания приборов.

Если ht— измеренная высота столба рабочей жидкости манометра при температуре t, то высота столба h0при температуре to (для воды to =4°С, для ртути  t0 = 0°С) будет равна

                                                                             (14)

где t20 = 20°С, поэтому поправку к показанию прибора на температуру следует вычислять по формуле

                                                                    (15)    

где β— средний коэффициент температурного расширения жид­кости, равный 0,00018 К-1 для ртути, 0,0002 К-1 для воды, 0,0011 К-1 для этилового спирта;

α — линейный коэффициент температурного расширения материала шкалы, равный 0,000019 К"1 для латуни, 0,000012 Кг1 для стали, 0,000008 Кг1 для стекла.

Поправка на значение местного ускорения свободного падения определяется по формуле

                                                                                          (16)     

Значение высоты столба жидкости, приведенное кнормаль­ным условиям, вычисляется по формуле

                                                                                          (17)

Для обеспечения корректности измерений обязательным является очистка внутренних поверхностей стеклянных трубок от пыли и грязи. С этой целью стеклянные жидкостные манометры промывают насыщенным раствором двухромовокислого калия (хромпика) в серной кислоте, затем – спиртом и водой.

 

Измерение скорости и расхода жидкостей, газов и паров.

Приборы для измерения расхода разделяются на 2 большие группы:

1 – приборы, измеряющие суммарный объем или массу вещества, протекающего по трубопроводу, называются счетчиками количества.

2 – приборы, измеряющие расход вещества, протекающего по трубопроводу в единицу времени, называются расходометрами.

Счетчики количества газов и жидкостей изготавливаются в основном в качестве приборов местного контроля и применяются, главным образом, для учета и хозяйственных расчетов (например, газовые счетчики, водяные счетчики и др.).

Пневмометрические трубки.

Пневмометрические трубки представляют собой устройство, позволяющие измерить полный напор, Рп (динамический напор + статический напор) и статический напор в какой-либо точке потока, Рст. схема замера динамического напора пневмометрической трубкой приведена на рис. 14.

Пневмометрические трубки применяются всегда в комплексе с дифманометром. Дифманометр измеряет в единицах давления разность напоров полного и статического, т.е. Рд = Рп – Рст.

Динамическое давление, Рд, связано со скоростью соотношением, вытекающим из уравнения Бернулли

                                                                                                                       (18)

Где ω – скорость движения среды, м/с;

Ρ- плотность среды, кг/м3;

g- ускорение силы тяжести, м/с

РД – динамическое давление кг/м2.

 

,

 

 

Отсюда скорость потока м/с.

                                                                                               ( 19)

Так как разность давлений:

                                                                                      (20)

Где  h - перепад, разница уровней жидкости в коленах дифманометра;

 – соответственно плотности рабочей жидкости в дифманометре и вещества, находящегося над рабочей жидкостью, кг/м3, то

                                                                                         (21)

 

Дроссельные приборы.

Дроссельные приборы основаны на замере перепада давлений в дроссельных устройствах, устанавливаемых в трубопроводе.

Дроссельное устройство создает местное сужение, которое вызывает перепад давлений. Перепад давлений зависит от скорости потока, в связи с чем по перепаду давлений можно определить скорость и расход жидкости. В качестве дроссельных устройств применяют расходомерные диафрагмы и сопла.

Дроссельные приборы рассчитываются по определенным правилам [5,6].

Перепад давлений в дроссельных устройствах замеряется дифманометрами.

Дроссельные устройства называют приборами переменного перепада.

Есть приборы постоянного перепада – ротаметры (рис.15). ротаметр состоит из вертикальной стеклянной конусной трубы 1, расширяющейся вверх.

Внутри трубы находится поплавок 2, свободно плавающий в потоке измеряемой жидкости или газа. Шкала прибора выполняется с равномерными делениями и нанесена непосредственно на стеклянной трубке. Прибор устанавливается только в вертикальном положении при движении измеряемого потока снизу вверх.

 

При протекании измеряемого вещества внутри трубы прибора поплавок под действием протекающего потока поднимается до тех пор, пока кольцевой зазор между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубы не увеличится настолько, что подъемная сила, действующая на поплавок, уравновесится весом поплавка. Положение верхней грани поплавка указывает по шкале прибора величину расхода.

Перечисленные в данной работе приборы для измерения температуры, давления и расхода далеко не исчерпывают список основных теплотехнических приборов. Более подробно о приборах изложено в [1.2.3.].

УРОВНЕМЕРЫ

Уровнемеры это приборы для измерения или контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов в резервуарах и технологических аппаратах химических производств.

Приборы для определения количества жидкости или сыпучего материала с целью их учета и сигнализации о переполнении бункеров, расходных баков и других сосудов наз. уровнемерами широкого диапазона измерений. Последние определяются геометрическими. размерами сосудов. Эти приборы снабжены шкалами с делениями, которые находятся по одну сторону от нулевой отметки (расположена в начале отсчета); шкалы градуируются в см, дм и м. При необходимости поддержания уровня на заданной высоте приборы показывают величину его отклонения от нормального положения и называются уровнемерами. узкого диапазона измерений (100-150 мм). Шкалы данных приборов имеют деления по обе стороны от нулевой отметки (находится посередине) и градуируются в мм. и см.

 

Уровнемеры для жидкостей

По принципу действия эти уровнемеры разделяются на визуальные, поплавковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, радиоизотопные.

Визуальные уровнемеры (рис. 16) - простейшие измерители уровня жидкости. К технологическому аппарату 1 через запорные вентили 2 подсоединено указательное стекло (трубка 3). Аппарат и трубка представляют собой сообщающиеся сосуды, поэтому уровень H жидкости в трубке всегда равен ее уровню в аппарате и отсчитывается по шкале [7].

Поплавковые уровнемеры. Чувствительный элемент - поплавок, находящийся на поверхности жидкости (рис. 17, а). Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, который связан с поплавком гибким тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза относительно шкалы 4. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верхнего (ВУ) и нижнего (НУ) уровней.

 

Рис. 16. Визуальный уровнемер

 

Значительно надежнее тонущие поплавки - массивные буйки (рис. 17б). При изменении уровня жидкости по закону Архимеда изменяется действующая на конец рычага 2 выталкивающая сила (вес буйка 1). Соотв. изменяющийся момент сил, действующих на рычаг 2, от буйка передается через вал 5, закрепленный в донышке 7, на трубку 6 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручивания трубки пропорционально величине уровня.

Гидростатические уровнемеры. Их действие основано на уравновешивании давления столба жидкости p в аппарате (хранилище) давлением столба жидкости, заполняющей измерительный прибор, или пружинным механизмом (р = Hρ, где = ρ - плотность жидкости). При достаточно больших значениях уровня и в отсутствие избыточного давления над жидкостью в качестве уровнемера можно применять манометр с трубчатой пружиной (см. Манометры), устанавливаемый на отметке так называемого нулевого уровня (рис. 18).

Рис. 17. Поплавковые уровнемеры: а - с плавающим поплавком; б - с тонущим поплавком.( http://e-science.ru/index/5010-3.jpg)

 

Рис.18. Уровнемер-манометр с трубчатой пружиной

 

 

Рис. 19. Дифманометрические уровнемеры: измерение уровня в открытом резервуаре (а) и аппарате, работающем под давлением (б).

(http://e-science.ru/index/5010-3.jpg)

 

Дифманометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в открытых (атмосферное давление) или закрытых (давление либо разрежение) резервуарах (рис. 19). Относительно постоянный уровень жидкости в одном из колен измерительного прибора (дифманометра), а следовательно, и в контролируемом аппарате обеспечивается уравнительным сосудом (наполнен до определенного уровня той же жидкостью, что и в аппарате). Высота столба жидкости в другом колене дифманометра изменяется с изменением уровня в аппарате. Каждому значению уровня в нем отвечает некоторый перепад давления, обусловленный расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атмосферном давлении, уравнительный сосуд размещают на отметке нулевого уровня (рис. 19, а), если под давлением - на высоте максимального уровня (рис. 19, б) [8].

 

Пьезометрические уровнемеры основаны на принципе гидравлического затвора (обычно водяного). Для измерения уровня используют воздух или инертный газ, который под давлением р продувают через слой жидкости (рх - давление над ней). Кол-во воздуха ограничивают диафрагмой или регулирующими вентилями так, чтобы скорость движения его в трубопроводе была минимальна (с целью уменьшения потерь на трение). Для контроля расхода воздуха устанавливают специальные стаканчики или ротаметры. Уровень жидкости H=(р-рЖ)/ ρЖ, где ρЖ- плотность замыкающей жидкости в дифманометре. Перепад давления (р-рХ) определяется по высоте столба жидкости h в манометре. В случае измерения уровня агрессивных жидкостей необходимо подводить воздух в обе линии, подсоединяемые к дифманометру. Пьезометрические приборы широко применяются для измерения уровня жидкости в подземных резервуарах.

Электрические уровнемеры (рис. 20). В них измеряемые значения уровня жидкости преобразуются в соответствующие электрические сигналы. Наиболее распространены емкостные и омические приборы.

Рис. 20. Электрические уровнемеры: а - емкостный; б - омический.

(http://e-science.ru/index/5010-3.jpg)

Емкостные уровнемеры (рис. 20а). Вместе со стенками сосуда 1 электрод 2 образует чувствительный элемент - цилиндрический конденсатор, электрическая емкость которого изменяется пропорционально уровню жидкости. Емкость измеряется электронным блоком 3, сигнал из которого поступает в блок 4, представляющий собой релейный элемент (в схемах сигнализации достижения определенного уровня) или указывающий прибор (в схемах измеренного уровня).

Омические (кондуктометрические) уровнемеры (рис. 20б) основаны на измерении сопротивления при замыкании электрической цепи, образованной электромагнитным реле 1, электродом 2 и контролируемой средой электропроводностью от 2·10~3 См.

Ультразвуковые уровнемеры (рис.21). В них используется явление отражения ультразвуковых колебаний (импульсов) от плоскости раздела жидкость-газ (обычно воздух). Время между моментом посылки первичного импульса и моментом возвращения отраженного импульса является функцией высоты измеряемого уровня. Эти приборы позволяют измерять уровень без контакта с контролируемой средой в труднодоступных местах.

 

Рис. 21. Ультразвуковой уровнемер: 1, 2 - генераторы, соотв., управляющий и импульсов; 3 - пьезоэлектрический излучатель; 4 - усилитель импульсов; 5 - измеритель времени; 6 - вторичный прибор. (http://e-science.ru/index/5010-3.jpg)

 

Радиоизотопные уровнемеры основаны на сравнении интенсивностей потоков α- или β-излучения, проходящих выше либо ниже уровня раздела двух сред разной плотности. Применение этих приборов целесообразно в случае невозможности использовать иные уровнемеры.

Уровнемеры для сыпучих материалов Уровнемеры для сыпучих тел имеют свои особенности. Характерным отличием сыпучих материалов от жидкостей является непропорциональность передачи давления на дно и стенки емкости в зависимости от уровня в ней контролируемого вещества. Простейшие уровнемеры. для сыпучих материалов выполняются с чувствительными элементами, соприкасающимися с поверхностью вещества. Изменение уровня дистанционно передается на вторичный измерительный прибор.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы Учебник для вузов по специальности "Автоматизация теплоэнергетических процессов". [Текст]/ В.П. Преображенский. Издательство "Энергия", Москва, 1978. 704 с.

2. Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы. [Текст]/ В.Н. Грмнецкий. М.: Изд-во Стандартов, 1973.

3. Осипович Л.А.. “Датчики физических величин” [Текст]/ Л.А. Осипович. М.: Машиностроение 1979. 159 с.

4. Измерения в промышленности. Справочник, под ред. П. Профоса, пер. с нем., М., 1980;

5. ГОСТ 8.563.1 – 97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов

6. ГОСТ 8.563.2 – 97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов

7. Кулаков M. В., Технологические измерения и приборы для химических производств. [Текст]/ М.В. Кулаков. 3 изд., M., 1983

8. Шкатов E. Ф., Технологические измерения и КИП на предприятиях химической промышленности. [Текст]/ Е.Ф. Шкатов.  M. 1986. 320 с.

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1851; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!