Измерение расхода на основе термальных явлений

Термальные расходомеры работают на принципе пропорциональности тепла, переносимого веществом от одной точки к другой, массовому расходу этого вещества. На рис. 6.4, а показано, как два измерительных преобразователя температуры (ИПТ) определяют температуру вещества до и после нагревания, которое осуществляется нагревательным элементом, расположенным между этими преобразователями.

Поток -

Поток-

Рив. 6.4. Способы реализации термального принципа измерения расхода с использованием нагревательного элемента (НЭ)

Термоанемометры измеряют расход вещества с помощью одиночного нагревательного элемента, расположенного в его потоке (рис. 6.4,6), Охлаждающий эффект протекающего через этот элемент вещества характеризует массовый расход, т. е. охлаждение индицируется благодаря изменению сопротивления проводов нагревательного элемента. Часто вместо проволочного элемента в преобразователе используется металлическая пленка. С помощью термоанемометра удается измерять чрезвычайно быстрые флуктуации расхода вещества.

Электромагнитный метод измерения расхода

Если проводящая жидкость протекает через переменное магнитное поле, то в ней возникает электродвижущая сила, которая пропорциональна скорости потока. На рис. 6.5 показан принцип действия электромагнитного расходомера.

Электроды Катушка

-Катушка

Рис. 6.5. Принцип действия электромагнитного расходомера

Для измерения расхода этим методом можно использовать даже плохо проводящие жидкости. Электромагнитные расходомеры не имеют движущихся частей. Безударные приборы такого типа применяются не только для измерения расхода жидкостей, но и суспензии.

Измерение расхода путем генерирования завихрений в протекающем веществе

Любое препятствие в трубопроводе создает завихрение в потоке вещества (рис. 6.6), пропорциональное его объемному расходу. В преобразователях используются два способа генерирования завихрений: вынужденные колебания (рис. 6.6,с), при которых поток вещества вращается или прецессирует вдоль оси трубопровода в виде некоторой спирали, и естественные колебания (рис. 6.6,6), при которых стабильные структуры (известные как «уличные» вихри фон Карманна) периодических вращающихся в разные стороны вихрей возникают в потоке за препятствием.

В расходомерах с генерированием вынужденных колебаний обычно используют пьезоэлектрические преобразователи для определения числа прецессий, проходя-

Вихревая дзорсунка

Преобразователь 11 / / г-.

Поток

Прецессия

Препятствие Преовразователь -§ZZ2ZZZZZ-

Поток

.„Уличные"вихри ipoH Карманна

Рис. 6.6. Принцип действия преобразователей, создающих вихрь Б потоке вещества

щих через конкретную точку трубопровода. В расходомерах с естественными колебаниями вещества применяются тензометрические преобразователи силы или ультразвуковые средства для определения периодических изменений силы, происходящих при вихсевом движении вещества.

Ультразвуковой метод измерения расхода

Ультразвуковые приборы можно применять не только в качестве преобразователя в расходомерах с генерированием естественных колебаний вещества, но и непосредственно для измерения расхода. Причем для этого существуют различные способы. Например, измеряют время, затрачиваемое на прохождение ультразвуковым импульсом через вещество, или прибегают к эффекту Доплера, при котором частота колебаний на входе приемника ультразвукового излучения изменяется в зависимости от скорости жидкости или газа.