Расходомеры переменного перепада давления

Наиболее распространенным и изученным методом измерения расхода жидкости, пара и газа является метод переменного перепада давления. Измерение расхода по этому методу основано на изменении потенциальной энергии вещества, протекающего через местное сужение в трубопроводе.

В измерительной технике сужающими устройствами служат диафрагмы, сопла, трубы Вентури.

Диафрагма представляет собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы его отверстие было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода.

Сужение потока начинается до диафрагмы, затем на некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей за диафрагмой больше, чем перед ней.

Давление струи около стенки трубопровода несколько возрастает из-за подпора перед диафрагмой и понижается до минимума за диафрагмой в наиболее узком сечении струи. Далее по мере расширения струи давление потока около стенки снова повышается, но достигает прежнего значения. Потеря части давления объясняется главным образом потерей энергии на трение и завихрения.

Изменение давления струи по оси трубопровода практически совпадает с изменением давления около его стенки, за исключением участка перед диафрагмой и непосредственно в ней, где давление потока по оси трубы снижается.

Разность давлений является перепадом, зависящим от расхода среды, протекающей через трубопровод.

Характер потока и распределение давления одинаково во всех типах сужающих устройств. Вследствие того что струя, протекающая через сопло, почти не отрывается от его профилированной части, потери на завихрения возникают в основном за соплом, поэтому остаточная потеря давления по сравнению с диафрагмой в нем меньше. Еще меньше потери давления в сопле Вентури и трубе Вентури, профили которых близки к сечению потока, проходящего через сужение.

Из четырех типов сужающих устройств наиболее часто применяется диафрагма.

При изменении расхода по методу переменного перепада давления протекающее вещество должно полностью заполнять все сечение трубопровода и сужающего устройства; поток в трубопроводе должен практически установившемся; фазовое состояние веществ не должно изменяться при прохождении через сужающее устройство.