Дослідження витратомірів постійного перепаду тиску. Перевірка ротаметрів. Інші з Інші. Робота № 515841

Дослідження витратомірів постійного перепаду тиску. Перевірка ротаметрів

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра АТХП

Інформація про роботу

Рік:

2002

Тип роботи:

Інші

Предмет:

Інші

Група:

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет Львівська політехніка кафедра АТХП Дослідження витратомірів постійного перепаду тиску. Перевірка ротаметрів Інструкція до лабораторної роботи №12 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Затверджено на засіданні кафедри автоматизація теплових і хімічних процесів Протокол №____від_______ Львів 2002 Дослідження витратомірів постійного перепаду тиску. Перевірка ротаметрів. Інструкція до лабораторної роботи №12 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту (Львівська політехніка(, 2002. - 7 с. Укладач: Кріль Б.А., доцент Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор Рецензенти: Савицький В.К. , Вашкурак Ю.З. Мета роботи - ознайомитись з принципом дії, конструкцією, методикою перевірки витратомірів постійного перепаду тиску - ротаметрів. Короткі теоретичні відомості Серед різних видів витратомірів для рідких та газових середовищ особливу групу складають прилади , чутливий елемент яких (поплавок , поршень) сприймає силову дію набігаючого потоку вимірюючого середовища. Ротаметрами називаються витратоміри, приймальний перетворювач яких складається з вертикальної конічної трубки і встановленого в неї тіла - поплавка. При русі потоку знизу вверх всередині поплавок під дією напору піднімається на визначену висоту. Сили, прикладені до поплавка зі сторони потоку, залежать від швидкості течії, яка визначається при даному розходженні величиною прохідної площадки каналу потоку. Підйом поплавка до величини зазору між ними і внутрішньою поверхнею трубки. при цьому швидкість потоку знижується і сила , яка переміщує поплавок вверх , зменшується . При постійній витраті переміщення поплавка припиняється тоді, коли дія потоку зрівнюється з масою поплавка. Таким чином, кожному постійному значенню витрати відповідає єдине положення рівноваги поплавка на відповідній висоті підйому його в конічній трубці. Ця обставина і використовується для вимірювання витрати. Якщо трубка виготовлена з прозорого матеріалу ( наприклад зі шкла ) і на її зовнішній поверхні нанесена шкала, то поплавок виконує не тільки роль чутливого елемента перетворювача, но одночасно являється і вказівником місцевої шкали витратоміра. В випадках, коли трубка виготовлена із матеріалу чи другого непрозорого матеріалу, для визначення висоти підйому поплавка використовують безконтактні вимірювальні перетворювачі переміщення в електричний чи пневматичний вихідний сигнал. Ротаметри діляться на дві основні групи : зі шкалою місцевих показників і з дистанційним виміром величини лінійного переміщення обтічного тіла-поплавка. Для ротаметрів з місцевою шкалою (рис.1) характерна велика довжина конічної трубки (500...900 мм). За рахунок цього забезпечується висока розподілююча здатність шкали. Поплавок під дією потоку переміщується вверх, являючись одночасно вказівником висоти підйому на шкалі прозорої трубки. В ротаметрах з дистанційним вимірюванням є безконтактні вторинні перетворювачі переміщення поплавка в електричний чи пневматичний сигнал (рис 2, 3). В таких приборах застосовуються трубки значно меньшої довжини ( 20...100 мм ), залежної від особливостей принципу дії вторинного перетворювача. В ротаметрах з місцевими показниками ( зі скляними трубками) частіше всього використовується вільно підвішений в потоці поплавки без яких-небудь направляючих елементів. Одна з важливих особливостей конструкції ротаметра, в тому числі і зі скляною трубкою, -спосіб утримання поплавка в співвісьному з трубкою положенні. З метою забезпечення стійкості поплавка по осі конічної трубки може бути натягнена металічна струна чи встановлений вертикальний стержень-вісь. Другий варіант способу центрування поплавка - виконання поплавка разом з двома тонкими плунжерами, які переміщуються разом з поплавками в нерухомих втулках. Ротаметри з дистанційною передачею відрізняються від скляних ротаметрів тим, що хід їх поплавкової системи значно менший ходу поплавка скляного ротаметра. В якості перетворювальних елементів в ротаметрах з дистанційною передачею сигналу широко використовуються диференційно-трансформаторні датчики і магнітні муфти. Ротаметри з електричною передачею типу РЭ мають на корпусі трансформаторну котушку з сердечником , який рухається в ній, жорстко зв’язаним штангою з поплавком (див рис 2). Ротаметри типу РЭ призначені для роботи в комплекті зі стандартними приладами диференційно- трансформаторної схеми типу КСД. В ротаметрах з магнітними вторинними перетворювачами шток поплавка, виконаний з немагнітного матеріалу несе постійний магніт, взаємодіючий з рухомим також постійним магнітом, розміщеним зовні корпуса приладу (див рис 3). Магнітна передача сигналу про положення поплавка використана в ротаметрах типу РП. Тут внутрішній рухомий магніт кінематично зв’язаний з реле типу сопло-заслонка, яке забезпечить отримання уніфікованого пневматичного сигналу (0,2...1,0).10 кПа. В якості вторинних приладів для пневматичних ротаметрів типу РП використовуються пневматичні прилади СТАРТ, збудовані на уніфікованих елементах і являються основною частиною Державної системи приладів, таких як ПВ4.2П, ПВІ.3П і ін. Статична характеристика ротаметрів представляє собою залежність висоти підйому поплавка Н від об’ємної витрати Qо при встановленій течії рідини, точніше H=f(Q). Поплавок ротаметра сприймає силову дію набігаючого потоку. Цим силам протидіє вага поплавка. При винекненні витрати під дією сил потоку поплавок приходить в рух і переміщується, змінюючи площадку найменьшого живого перерізу потоку, і тим самим змінюючи діючі сили до тих пір, поки дія сил потоку не врівноважиться вагою поплавка. Поскільки поплавок переміщується в конічній вертикальній трубці, то зміна площі січення потоку однозначно зв’язана з вертикальним підйомом поплавка. Умови рівноваги поплавка P=Gn де Р - сила, діюча зі сторони потоку, напрямлена вверх; Gn - вага поплавка, яка представляє собою силу, напрямлену вниз. В свою чергу сила виражається через швидкістний напір наступним чином: Тут Сx -коефіцієнт будь-якого опору поплавка; fn-площа найбільшого поперечного січення поплавка; p- густина потоку; Wk-швидкість потоку. Оскільки поплавок занурений в рідину, його вага Gn=Un((n - ()g де Un - об"єм поплавка ; ( - густина поплавка ;g - прискорення сили тяжіння. Підставляючи формули (2) і (3) у вираз (1) , отримаєм де (( - відносна густина поплавка, зануреного в рідину , ((=[((n / () - 1 ] Обьемна витрата визначається як добуток площі прохідного перерізу на середню швидкість потоку в цьому перерізі , т.і. QO=fK WKсер звідси чи де (- коефіцієнт, аналогічний коефіцієнту ( в звужуючих пристроях , Він залежить від геометричних властивостей каналу в зоні поплавка і від режиму течії в цьому каналі. З формули (6) де Ln - характерний розмір поплавка , Ln=Un / fn . Формула (7) являється статичною характеристикою ротаметра і показує, що в положенні рівноваги поплавок встановлюється так, що площа найменшого кільцевого зазора між ним і стінкою трубки являється прямопрпорційною об’ємній секундній витраті потоку, який протікає через ротаметр. Важлива відмінність ротаметрів від інших типів витратомірів- незначна і майже постійна втрата тиску при зміні витрати від Qmin до Qmax . Зміна втрат тиску на ротаметрі в цілому відбувається за рахунок тертя потоку об стінки трубки і місцевих втрат на вхідних і вихідних ділянках каналу витратоміра. Перепад тиску на поплавку ротаметра строго постійний. Матеріал ротаметрів - нержавіюча сталь і інші стійкі до корозії матеріали - дозволяє проводити виміри витрати агресивних рідин і газів. Стандартні ротаметри виготовляються з умовним прохідним діаметром від 3 до 150 мм на витрати від 0,0025 до 63 для рідин і від 0,04 до 630 для газів Робочий надлишковий тиск складає величину, вибрану з ряду 0,6; 1,6; 6,4; 16 і 32 МПа. Ротаметри можуть забруднюватись вимірюючим потоком, тому термін служби їх налічує 5-7 років. До недоліків ротометрів відносяться великі розміри місцевих шкал, необхідність вертикальної установки і суттєва залежність градуювальних характеристик від густини вимірювального середовища і температури. Допустима похибка виміру ротаметрів складає +- (2-3)% від максимального значення шкали. Випробовування ротаметрів. Градуювання або перевірки ротаметрів являє собою процес експериментального визначення величини витрати потоку, який протікає через ротаметр, на кожній відцифрованій точці шкали. В якості зразкових засобів для градуювання чи перевірки ротаметрів використовуються спеціальні зразкові повірочні витратомірні установки, які повинні володіти високою метрологічною надійністю. Схема установки для градуювання чи повірки ротаметрів, вимірюючих витрату газу (повітря), показано на рис.4. Основна частина витратомірної установки - газовий мірник , працюючий за принципом підняття колокола 2 в резервуарі 1, який заповнений водою при пропусканні повітря під колокол. Мірою витрати повітря буде об’єм пропускання повітря під колокол. Мірою витрати повітря буде об’єм повітря, витісненого з-під колокола за визначений час. Колокол виготовляється з латуні і мають форму полого циліндра, відкритого знизу. На днищі колокола кріпляться кільця для підйому і термометр для вимірювання температури повітря. Внутрішня і зовнішня поверхні колокола і резервуара повинні бути гладкими і покриті незмиваючою антикорозійною фарбою. Об’єм колокола вибирається в залежності від максимальної витрати Qo max повірочного ротаметра; Uk(0,05*Q0max Установка повинна бути герметичною і укомплектованою термометром 8, барометром для вимірювання атмосферного тиску і манометром 7 для вимірювання надлишкового тиску потоку повітря. Шкала мірного колокола являє собою лінійку 3, закріплену на мірнику і проградуйовану в одиницях об’єму. В нижній частині резервуару міститься кран 11 для зливу води. На трубопроводі подачі повітря міститься регулюючий кран 10 для подачі повітря під колокол і кран 9 для пуска повітря з-під колокола на ротаметр 6 при його градуюванні (повірці). При пуску повітря з-під колокола на ротаметр, кран 10 переключається на атмосферу. Якщо колокол піднятий, а кран 9 і 10 закриті, то надлишковий тиск у просторі під колоколом буде рівний різниці маси колокола і противаги, яка поділена на площу горизонтального січення колокола При відкритті крана 9 колокол починає опускатись. Об’єм повітря, витіснений при цьому з-під колокола, буде рівний добудку площі січення колокола на величину вертикального переміщення колокола. Ротаметри на повітрі градуюються на відмітках шкали 0, 20, 40, 60, 80, 100 наступним чином. Колокол мірника піднімається в крайнє верхнє положення, після цього відкривається вентель 9 і регулюється витрата так, щоб поплавок встановився на проградуйованій відмітці шкали. В момент проходження відцифрованої відмітки шкали мірника навпроти вказівника 12 включається секундомір. В момент проходження відцифрованої точки шкали навпроти вказівника 12 секундомір вимикається. За отриманими значеннями часу і об’єму повітря, пропущеного через ротаметр, визначається витрата Q0=V/t де Qo-об’ємна витрата повітря, м3/с ; V -об’єм повітря, пропущеного через ротаметр за час вимірювання ; t - час вимірювання, с. Подібну операцію проводять на всіх вищевказаних відмітках шкали. Значення витрати повітря, отримане на повірочній установці , приводять до нормальних умов по формулі де TH -температура при нормальних умовах, TH=293,13 К; Р-абсолютний тиск повітря, P=PH+PБ; PH- надлишковий тиск , Па; PБ- атмосферний тиск, Па ; P-абсолютний тиск при нормальних умовах, P=101325 Па; Т-абсолютна температура повітря; К- коефіцієнт стиску повітря, К=0,9996. Протокол градуювання ротаметра Ротаметр типу___________________________________з дистанційною передачею № Вторинний прилад типу _____________________________________ шкалою від ________до______ клас точності_________№______________ Повірочна установка __________________ максимальний об’єм мірника_____________ зі шкалою від ________ до ________ Термометр типу _______________зі шкалою від_________ до________ Манометр типу________________ зі шкалою від_________до_______ Барометр типу_________ зі шкалою від до клас точності № Показники Відмітки шкали 20 40 60 80 100 Об’єм повітря V , M3 Час t , c Надлишковий тиск P , Па Температура T , K Об’ємна витрата повітря QH , M3/c Витрата повітря при нормальних умовах QH , M3/c

Інші Інші

13.12.2011 03:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись