Вимірювання витрати за допомогою методу змінного перепаду тиску

Метод змінного перепаду тиску є одним із найбільш поширених методів вимірювання витрати. Він застосовується майже у всіх галузях промисловості.

Суть вимірювання витрати методом змінного перепаду тиску полягає в наступному. У трубопровід, в якому тече плинне середовище, встановлюється пристрій звуження потоку, який створює звуження потоку. При цьому здійснюється перетворення частини потенціальної енергії потоку в кінетичну, внаслідок чого збільшується середня швидкість руху середовища і, відповідно, зменшується статичний тиск у цьому звуженні, порівняно із статичним тиском перед пристроєм звуження потоку. Різниця значень цих тисків залежить від витрати потоку. Отже, вказана різниця значень цих тисків, тобто перепад тиску Dр на пристрої звуження потоку, може бути мірою витрати.

Витрата середовища – це кількість середовища, що проходить через поперечний переріз трубопроводу за одиницю часу.

Витрату вимірюють в одиницях маси за одиницю часу (масова витрата ), в одиницях об’єму в робочих умовах при абсолютному тиску р і термодинамічній температурі Т середовища за одиницю часу (об’ємна витрата в робочих умовах), або в одиницях об’єму зведеного до стандартних умов (абсолютного тиску та температури ) за одиницю часу (об’ємна витрата , приведена до стандартних умов).

На практиці під час вимірювання витрати рідин і газів витратоміри з пристроєм звуження потоку застосовують за умови турбулентного режиму протікання. Режим протікання рідин і газів залежить від співвідношення сил інерції і сил в'язкості (внутрішнього тертя) в потоці, яке виражається критерієм гідродинамічної подібності потоків – числом Рейнольдса Re, що визначається з рівняння:

,

де D – внутрішній діаметр трубопроводу при робочій температурі; – середня швидкість середовища; r – густина середовища в робочих умовах; m – динамічна в'язкість середовища в робочих умовах.

Якщо два потоки рідини є геометрично подібними (тобто відношення будь-яких відповідних лінійних розмірів цих потоків є однаковим), а їх числа Re рівні, то ці потоки будуть подібні між собою динамічно, тобто в них відбуватимуться однакові механічні процеси і спостерігатимуться однакові режими течії. У зв'язку з цим багато характеристик потоку у витратомірах зазвичай виражають як функцію числа Re.