Принцип постоянного перепада давлений (динамический)

Принцип хорошо просматривается в ротаметре – расходомере, состоящем из конической трубки и поплавка, перемещающемся вверх под действием потока. Принцип рассмотрен на рис. 16.2. По мере подъема поплавка кольцевой зазор между расходомером и внутренней поверхностью трубки увеличивается до тех пор, пока подъемная сила, действующая на поплавок, не уравновешивает его вес:

V_пgρ_п = V_пgρ_с + cS_пρ_сν² /2, (14)

где V_п – объем поплавка;

ρ_п и ρ_с – соответственно плотность поплавка и среды;

ν – скорость потока на поверхности поплавка;

S_п – максимальная площадь сечения поплавка;

с – коэффициент сопротивления, зависящий от геометрических размеров измерительного устройства и числа Рейнольдса [3].

Рис. 16.2. Схема ротаметра

Поплавок имеет спиральную нарезку, благодаря которой он вращается в потоке жидкости, что уменьшает трение и центрирует поплавок по оси конической трубы.

Достоинствами являются простота конструкции, дешевизна, не возникают потери давления в трубопроводе. В приборах возникают погрешности градуировки и возможность изменения свойств вещества – плотности, вязкости. Суммарная погрешность 1 - 1,65 %.

Другой разновидностью является тахометрический принцип, основанный на преобразовании расхода жидкости или газа в скорость вращательного или возвратно-поступательного движения различных тел (турбинка, поршень, шарик). Обычно турбинный расходомер состоит из турбинки, установленной в поток, и индукционного или индуктивного, ионизационного, оптоэлектронного преобразователя частоты вращения турбинки в электрический сигнал. Основные погрешности возникают от нестабильности трения в подшипниках и изменения вязкости среды.

При измерении малых расходов возникает погрешность за счет тормозного момента, который имеет место в случае использования электромагнитных (индукционных, индуктивных) преобразователей скорости. Тормозной момент исключается применением радиоактивных, фотоэлектрических или емкостных преобразователей.

Существует также вибрационный принцип, основанный на зависимости параметров (частота и амплитуда колебаний, коэффициент успокоения) механического трубчатого резонатора от массового расхода проходящего через резонатор потока. Трубчатый резонатор работает в режиме свободных колебаний или в режиме автоколебаний.