Как найти литр в секунду

Подробнее об объемном расходе

Общие сведения

Нередко возникает необходимость определить количество жидкости или газа, которое проходит через определенную площадь. Такие вычисления используют, к примеру, при определении количества кислорода, который проходит через маску, или, вычисляя количество жидкости, которая проходит через канализационную систему. Скорость, с которой жидкость течет через это пространство, можно измерять с помощью различных величин, например массы, скорости, или объема. В этой статье рассмотрим измерение с использованием объема, то есть объемный расход.

Измерение объемного расхода

Для измерения объемного расхода потока жидкости или газа чаще всего используют расходомеры. Ниже рассмотрим различные конструкции расходомеров, и факторы, влияющие на выбор расходомера.

Свойства расходомеров отличаются в зависимости от их назначения и некоторых других факторов. Один из важных факторов который следует учитывать при выборе расходомера — среда, в которой он будет использоваться. Например, расходомеры, предназначенные для работы в тяжелых условиях эксплуатации, используют в среде, которая вызывает коррозию и разрушает некоторые материалы, например в среде с высокой температурой или давлением. Детали расходомера, которые находятся в прямом контакте со средой, изготавливают из стойких материалов, чтобы повысить их срок службы. В некоторых конструкциях расходомеров датчик не соприкасается со средой, что приводит к увеличению его долговечности. Кроме этого, свойства расходомера зависят от вязкости жидкости — некоторые расходомеры теряют точность или вообще перестают работать, если жидкость слишком вязкая. Важное значение также имеет постоянство потока жидкости — некоторые расходомеры перестают нормально работать в среде с переменным потоком жидкости.

Помимо среды, в которой будет использоваться расходомер, при приобретении необходимо также принять во внимание его точность. В некоторых случаях допускают очень низкий процент ошибки, например 1% или ниже. В других случаях требования к точности могут быть не столь высокими. Чем точнее расходомер, тем выше его стоимость, поэтому обычно выбирают расходомер с точностью не намного выше требуемой.

Кроме этого, у расходомеров бывают ограничения минимального или максимального объемного расхода. Выбирая такой расходомер, стоит убедиться, что объемный расход в системе, где проводят измерения, не выходит за рамки этих ограничений. Также не стоит забывать, что некоторые расходомеры понижают давление в системе. Поэтому необходимо убедиться, что это понижение давления не вызовет проблем.

Два самых широко используемых расходомера — ламинарные расходомеры и расходомеры объемного вытеснения. Рассмотрим их принцип работы.

Ламинарные расходомеры

Когда жидкость течет в ограниченном пространстве, например через трубу или по каналу, то возможны два типа течения. Первый вид — турбулентное течение, при котором жидкость течет хаотично, во всех направлениях. Второй — ламинарное течение, при котором частицы жидкости движутся параллельно друг другу. Если течение ламинарно, то это не значит, что каждая частица обязательно движется параллельно всем другим частицам. Параллельно движутся слои жидкости, то есть каждый слой параллелен всем другим слоям. На иллюстрации течение в секциях трубы 1 и 3 — турбулентно, а в секции 2 — ламинарно.

В ламинарном расходомере установлен фильтр, называемый каналом потока. По форме он напоминает обычную решетку. На иллюстрации канал потока отмечен номером 2. Когда жидкость попадает в этот канал, ее турбулентное движение внутри канала становится ламинарным. На выходе оно снова преобразуется в турбулентное. Давление внутри канала потока ниже, чем в остальной части трубы. Эта разница между давлением внутри канала и за его пределами зависит от объемного расхода. То есть, чем выше объемный расход — тем выше эта разница. Таким образом, можно определить объемный расход, измеряя разницу в давлении, как показано на иллюстрации. Тут давление измеряется одним манометром на входе канала потока и одним — на выходе.

Объемные расходомеры

Объемные расходомеры состоят из коллекторной камеры, через которую течет жидкость. Когда камера заполнена до отказа, выход жидкости из нее временно блокируется, после чего жидкость свободно вытекает из камеры. Чтобы определить объемный расход измеряют либо время, которое необходимо, чтобы заполнить до отказа камеру, либо сколько раз камера была заполнена за определенное время. Объем камеры известен и остается неизменным, поэтому объемный расход легко можно найти, используя эту информацию. Чем быстрее камера заполняется жидкостью, тем выше объемный расход.

Вращающиеся механизмы на основе роторов, шестерен, поршней, а также колеблющихся или нутирующих дисков, используют для того, чтобы помочь жидкости проникнуть в камеру, а также блокировать выход этой жидкости из камеры. Нутация — особый вид вращения, который совмещает колебания и вращение вокруг оси. Чтобы понять, как выглядит диск, подвергающийся нутации, представим два вида движения как на иллюстрации 1 и 2, совмещенных вместе. На третьей иллюстрации изображено совмещенное движение, то есть нутация.

Объемные расходомеры чаще используют с жидкостями, но иногда с их помощью определяют объемный расход газов. Такие расходомеры плохо работают, если в жидкости есть пузырьки воздуха, так как пространство, занимаемое этими пузырьками включено в общий объем в процессе вычисления, что не правильно. Одно из решений этой проблемы — избавиться от пузырьков.

Объемные расходомеры не работают в загрязненной среде, поэтому их лучше не использовать с жидкостями или газами, в которых взвешены частицы других веществ. Благодаря их устройству, расходомеры объемного типа моментально реагируют на изменение течения жидкости. Поэтому их удобно использовать в среде с переменным течением жидкости. Одно из распространенных применений расходомеров объемного типа — измерение количества использованной воды в бытовых целях. Такие расходомеры нередко используют в счетчиках воды, установленных в жилых домах и квартирах для того, чтобы определить стоимость оплаты коммунальных услуг жильцов.

Литература

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

© SAS 2023, Все права защищены

Основная единица

литр в секунду

l/s