Расходомеры обтекания

Это приборы, у которых под воздействием динамического давления потока перемещается обтекаемое тело (диск, поплавок, поршень). Величина перемещения напрямую связана с расходом вещества. Большинство расходомеров сконструированы таким образом, что обтекаемое тело перемещается вдоль вертикальной оси. Но в ряде приборов обтекаемое тело в виде лопасти или диска поворачивается вокруг оси подвеса.
Расходомеры обтекания подразделяют на группы:

1. Расходомеры постоянного перепада давления - поплавок в расходомере перемещается вертикально, а сила сопротивления потоку создается за счет веса поплавка.
2. Расходомеры с изменяющимся перепадом давления - имеют еще и пружину, которая противодействует потоку и обтекаемое тело может перемещаться в различных плоскостях.
3. Расходомеры с поворотной лопастью – сопротивление потоку создается не только весом подвижной части, но еще и пружиной. В эту группу входят и расходомеры компенсационные, которые имеют поворотную лопасть, а сила сопротивления потоку образуется за счет постороннего источника энергии.

Во всех расходомерах обтекания между подвижным телом и стенками прибора остается проходное сечение.
Преимущества расходомеров обтекания:
• простота конструкции
• безотказность в процессе эксплуатации
• большой диапазон измерения
• относительно небольшая погрешность измерения расхода ± (1,5- 2,5) %.
Расходомеры обтекания с постоянным перепадом давления

Подразделяются на:

• ротаметры,
• поплавковые расходомеры,
• поршневые расходомеры (золотниковые).

Наибольшее применение в производственных процессах получили ротаметры.
Ротаметр имеет коническую трубку, в которой находится поплавок. На трубку наносится шкала. Шкала трубки ротаметра градуируется с соответствии с измеряемой средой.

Рис. 8.5 Поплавковый расходомер (ротаметр).

Выходным сигналом таких устройств может являться высота подъема подвижного элемента при постоянном весе поплавка или сила сопротивления потоку при фиксированном положении поплавка.

В первом случае на показание прибора влияет его пространственное расположение. Устройства такого типа характеризуются высокой точностью измерения расхода.

Во втором случае противодействующее усилие может создаваться, например, с использованием пружин, электромагнитов и т.п. Устройства данного типа применяют, например, в системах управления технологическими процессами.

Достоинства ротаметров. Ротаметры надежны в работе, простоты в эксплуатации и в устройстве, с них легко снимать величину расхода (потока), их хорошо использовать при измерении небольших расходов жидкостей и газов, они имеют большой диапазон измерения.
В то же время ротаметры имеют ряд существенных недостатков: невозможность измерения расхода при большом давлении; привязка ротаметра точке измерения расхода (потока), невозможность применения при относительно больших расходах вещества, отсутствие дистанционной передачи.
Если ротаметр оснастить устройством дистанционной передачи, то его можно назвать поплавковым расходомером.
На поплавок ротаметра действуют 3 силы:
• разность статических давлений на носовую и кормовую поверхности поплавка
• динамическое давление потока
• сила трения потока жидкости (газа) о поплавок
Вес поплавка уравновешивает эти силы.
Главные составляющие ротаметра — коническая трубка и поплавок, которые образуют проточную часть прибора.