Download miễn phí Giáo trình Kiểm nhiệt tự động hóa - Đo lưu lượng
Màng ngăn có hai loại: màng ngăn chuẩn vàmàng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt.
Màng ngăn chuẩn cólỗ thu hẹp hình trụ (hình 4.8a), được chế tạo với nhiều cỡ
kích thước khác nhau. Màng ngăn chuẩn có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt
nhưng tổn thất của dòng chảy qua thiết bị thu hẹp khá lớn, được sử dụng khi đo lưu
lượng các dòng chảy cótrị số Reynol lớn hơn trị số tới hạn.
Màng ngăn có lỗ thu hẹp đặc biệt nhưmàng ngăn cólỗ côn (hình 4.8b), lỗ
hình phểu (hình4.8c), . được sửdụng khi đo lưu lượng các dòng chảy cótrị số
Reynol nhỏ hơn giá trị tới hạn, vì khiđó hệ số lưu lượng không phải là hằng số.
Trong trường hợp này,trên cơsở thực nghiệmngười ta xác định hệ số lưu lượng cho
mỗi lỗ thu hẹp và xemnhưkhông đổi trong phạm vi trị số Reynol giới hạn
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Ch−ơng 4Đo l−u l−ợng
4.1. Khái niệm chung
4.2.1. L−u l−ợng và đơn vị đo
L−u l−ợng là l−ợng chất l−u chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một
đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính l−ợng chất l−u theo thể tích hay khối l−ợng,
ng−ời ta phân biệt:
+ L−u l−ợng thể tích (Q) tính bằng m3/s, m3/giờ ...
+ L−u l−ợng khối (G) tính bằng kg/s, kg/giờ ...
L−u l−ợng trung bình trong khoảng thời gian ∆t = t2 - t1 xác định bởi biểu thức:
t
V
Q tb ∆
∆= hay
t
m
Gtb ∆
∆= (4.1)
Trong đó ∆V, ∆m là thể tích và khối l−ợng chất l−u chảy qua ống trong thời khoảng
gian khảo sát ∆t.
L−u l−ợng tức thời xác định theo công thức:
dt
dV
Q = hay
dt
dm
G = (4.2)
4.1.2. Ph−ơng pháp đo l−u l−ợng
Để đo l−u l−ợng ng−ời ta dùng các l−u l−ợng kế. tuỳ từng trường hợp vào tính chất chất
l−u, yêu cầu công nghệ, ng−ời ta sử dụng các l−u l−ợng kế khác nhau. Nguyên lý
hoạt động của các l−u l−ợng kế dựa trên cơ sở:
- Đếm trực tiếp thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế trong một khoảng thời
gian xác định ∆t.
- Đo vận tốc chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế khi l−u l−ợng là hàm của vận tốc.
- Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, l−u l−ợng là hàm phụ
thuộc độ giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hay nhờ bộ chuyển đổi điện
thích hợp.
4.2. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích
L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích làm việc theo nguyên tắc đếm trực tiếp
l−ợng thể tích chất l−u đi qua buồng chứa có thể tích xác định của l−u l−ợng kế.
- 64 -
Theo cấu tạo, l−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo thể tích đ−ợc chia ra: l−u l−ợng
kế bánh răng, l−u l−ợng kế cánh.
4.2.1. L−u l−ợng kế bánh răng
Sơ đồ nguyên lý của l−u l−ợng kế bánh răng trình bày trên hình 4.1.
L−u l−ợng kế gồm hai bánh răng hình ôvan (1) và (2) truyền động ăn khớp với
nhau trong vỏ (3) (hình 4.1a). D−ới tác động của dòng chất lỏng, bánh răng (2) quay
và truyền chuyển động tới bánh răng (1) (hình 4.1b) cho đến lúc bánh răng (2) ở vị
trí thẳng đứng, bánh răng (1) nằm ngang. Chất lỏng trong thể tích V1 đ−ợc đẩy sang
cửa ra. Sau đó bánh răng (1) quay và quá trình t−ơng tự lặp lại, thể tích chất lỏng
trong buồng V2 đ−ợc đẩy sang cửa ra. Thông th−ờng thể tích buồng chứa
, do đó trong một vòng quay của trục l−u l−ợng kế, thể tích chất lỏng
qua l−u l−ợng kế bằng bốn lần thể tích V
021 VVV ==
0. Trục của một trong hai bánh răng liên kết
với cơ cấu đếm đặt ngoài vỏ l−u l−ợng kế.
Thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế trong thời gian ∆t = t2 - t1 tỉ lệ với số
vòng quay xác định bởi công thức:
( 12v NNqV )−=∆ (4.3)
3
V1
1
2
V2
a) c) b)
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của l−u l−ợng kế bánh răng
1&2) Bánh răng 3) Vỏ
Trong đó:
qV - thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế ứng với một vòng quay.
N1, N2 - tổng số vòng quay của l−u l−ợng kế tại thời điểm t1 và t2.
L−u l−ợng trung bình:
( )
12
12v
tb tt
NNq
t
V
Q −
−=∆
∆= (4.4)
- 65 -
L−u l−ợng tức thời:
nq
dt
dN
q
dt
dV
Q vv === (4.5)
Với
dt
dN
n = là tốc độ quay của trục l−u l−ợng kế.
Thông th−ờng thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế đ−ợc biểu diễn d−ới dạng:
(4.6) ( 1c2cc NNqV −=∆ )
Trong đó:
qc - hệ số l−u l−ợng kế (thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế ứng với một
đơn vị chỉ thị trên l−u l−ợng kế).
Nc1, Nc2 - số trên chỉ thị của l−u l−ợng kế tại thời điểm t1 và t2.
Để đếm số vòng quay và chuyển thành tín hiệu điện ng−ời ta dùng một trong
ba cách d−ới đây:
- Dùng một nam châm nhỏ gắn trên trục quay của l−u l−ợng kế, khi nam
châm đi qua một cuộn dây đặt cố định sẽ tạo ra xung điện. Đếm số xung điện theo
thời gian sẽ tính đ−ợc tốc độ quay của trục l−u l−ợng kế.
- Dùng tốc độ kế quang.
- Dùng mạch đo thích hợp để đo tần số hay điện áp.
Giới hạn đo của l−u l−ợng kế loại này từ 0,01 - 250 m3/giờ, cấp chính xác 0,5;
1, tổn thất áp suất nhỏ nh−ng có nh−ợc điểm là chất lỏng đo phải đ−ợc lọc tốt và gây
ồn khi làm việc.
4.2.2. L−u l−ợng kế kiểu cánh
Để đo l−u l−ợng dòng khí ng−ời ta sử dụng l−u l−ợng kế kiểu cánh (hình
4.2).
7
8
6 5
4
1
2
3
Hình 4.2 L−u l−ợng kế kiểu cánh
1) Vỏ 2, 4,7&8) Cánh 3) Tang quay 5) Con lăn 6) Cam
- 66 -
L−u l−ợng kế gồm vỏ hình trụ (1), các cánh (2,4,7,8), tang quay (3) và cam (6).
Khi cánh (4) ở vị trí nh− hình vẽ, áp suất chất khí tác động lên cánh làm cho tang (3)
quay. Trong quá trình quay các cánh luôn tiếp xúc với mặt ngoài cam (6) nhờ các
con lăn (5). Trong một vòng quay, thể tích chất khí đi qua l−u l−ợng kế bằng thể tích
vành chất khí giữa vỏ và tang. Chuyển động quay của tang đ−ợc truyền đến cơ cấu
đếm đặt bên ngoài vỏ l−u l−ợng kế.
L−u l−ợng kế kiểu cánh có thể đo l−u l−ợng đến 100 - 300 m3/giờ, cấp chính
xác 0,25; 0,5.
4.3. L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo tốc độ
4.3.1. Nguyên lý đo
L−u l−ợng kế đo l−u l−ợng theo tốc độ dựa trên công thức:
(4.7) S.vQ =
Trong đó:
Q - l−u l−ợng.
v - tốc độ dòng chảy.
S - diện tích tiết diên ngang ống dẫn.
Tiết diện S biết tr−ớc, đo v xác định đ−ợc Q.
4.3.2. L−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục
Hình 4.3 trình bày sơ đồ cấu tạo của một l−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục.
4
2
1
3
Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo l−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục
1) Bộ chỉnh dòng chảy 2) Tuabin
3) Bộ truyền bánh răng-trục vít 4) Thiết bị đếm
Bộ phận chính của l−u l−ợng kế là một tuabin h−ớng trục nhỏ (2) đặt theo
chiều chuyển động của dòng chảy. Tr−ớc tuabin có đặt bộ chỉnh dòng chảy (1) để
- 67 -
san phẳng dòng rối và loại bỏ xoáy. Chuyển động quay của tuabin qua bộ bánh răng
- trục vít (3) truyền tới thiết bị đếm (4).
Tốc độ quay của tuabin tỉ lệ với tốc độ dòng chảy:
kvn =
Trong đó:
k - hệ số tỉ lệ phụ thuộc cấu tạo l−u l−ợng kế.
v- tốc độ dòng chảy.
L−u l−ợng thể tích chất l−u chảy qua l−u l−ợng kế:
n
k
F
S.vQ == [m3/s] (4.8)
Với:
S - tiết diện dòng chảy [m2].
n - tốc độ quay của tuabin [vòng/s].
Nếu dùng cơ cấu đếm để đếm tổng số vòng quay của l−u l−ợng kế trong một
khoảng thời gian từ t1 đến t2 sẽ nhận đ−ợc thể tích chất lỏng chảy qua l−u l−ợng kế :
dt.n
k
F
dt.dQdV ==
∫= 2
1
t
t
ndt
k
F
V
Hay ( 12 NNk
F
V −= ) (4.9)
Với ∫=− 2
1
t
t
12 ndtNN
L−u l−ợng kế tuabin h−ớng trục với đ−ờng kính tuabin từ 50 - 300 mm có
phạm vi đo từ 50 - 300 m3/giờ, cấp chính xác 1; 1,5; 2.
4.3.3. L−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến
Để đo l−u l−ợng nhỏ ng−ời ta dùng l−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến có sơ đồ
cấu tạo nh− hình 4.4.
Tuabin (1) của l−u l−ợng kế đặt trên trục quay vuông góc với dòng chảy. Chất
l−u qua màng lọc (2) qua ống dẫn (3) vào l−u l−ợng kế theo h−ớng tiếp tuyến với
- 68 -
tuabin làm quay tuabin. Cơ cấu đếm liên kết với trục tuabin để đ−a tín hiệu đến
mạch đo.
L−u l−ợng kế tuabin tiếp tuyến v