Как найти объемный расход
Перейти к содержимому

Как найти объемный расход

  • автор:

Energy
education

Microsoft Excel

Расход — объём вещества, проходящего через поперечное сечение потока за единицу времени.

1. Объемный расход

Объёмный расход — в гидравлике объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

где $Q$ — объёмный расход жидкости или газа, м 3 /с; $V$ — объём жидкости или газа, проходящий через поперечное сечение потока за время $t$, м 3 ; $t$ — время, за которое жидкость или газ объёмом $V$ проходит через поперечное сечение потока, с; $\upsilon$ — скорость потока, м/с; $S$ — площадь поперечного сечения потока, м 2 .

Формула может быть выражена через массовый расход:

где $\rho$ — плотность вещества, кг/м 3 ; $Q_м$ — массовый расход, кг/с.

Объём — количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом. Объём тела или вместимость сосуда определяется его формой и линейными размерами. Плотность — скалярная физическая величина, определяемая для однородного вещества массой его единичного объёма.

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2024. All rights reserved.

Объемный и массовый расход. Различия.

image_2.bmp

Рисунок схематично показывает, в чем состоит разница между объемным и массовым расходом. Допустим, в первой трубе давление P1, плотность газа р1, (молекулы газа расположены редко). Выделим единичный объем газа — цилиндр, который движется со скоростью V1.
Объемная скорость равна скорости движения единицы объема по трубопроводу. Обозначим его Fоб,

F1об = S *V1, где S -площадь поперечного сечения трубопровода,

Массовый же расход равен количеству газа Fмасс, который переносится в единицу времени в единичном объеме. Он выражается в единицах массы г/мин, кг/час и пропорционален плотности газа р.

F1масс = S * V1 * р1

Допустим, давление в трубе подняли в 2 раза до P2, плотность газа тоже возросла в 2 раза и стала р2. Молекулы в трубопроводе стали располагаться плотнее (на нижнем рисунке). Скорость же V1 единичного объема не изменилась. При этом объемный расход не изменится, а массовый расход увеличится вдвое.

F2масс = S * V* р2 = F1масс*р2/ р1= 2*F1масс

Отсюда вывод: массовый расход — вот что реально показывает «затраты» газа. Как правило при изменяющихся давлении и температуре газа, пользователю требуются дополнительные датчики давления и температуры, чтобы с их помощью компенсировать изменения. Массовый расходомер не нуждается в дополнительных датчиках, т.к. измеряет скорость массы газа.

Почему же массовый расход измеряется в объемных единицах?

Иногда вместо массовых единиц измерения ( г/мин, кг/ч) для удобства используют объемные единицы измерения. Но это не значит, что измеряется объемный расход. Пользователь также может выбрать на дисплее прибора и л/мин, м3/ч или см3/мин.
Но обратите внимание: всякий раз рядом с объемными единицами измерения будет стоять либо буква «с.» (стандарные условия: P=1атм абс, Т= 21°С) либо «н.» (нормальные условия: P=1атм абс, Т=0°С). То есть показанная величина массового расхода равна объемному расходу приведенному к стандартным «с.» либо нормальным «н.» условиям.

ПРАМЕНЬ — Производство и поставка расходомеров, счетчиков топлива. — ООО ПРАМЕНЬ. Производство расходомеров, дозаторов, искробезопастных барьеров

Звоните:+74993488793, +79051888571
факс: +7 (495) 777-66-75 доб. 37645

WhatsApp;Viber: +375293333813
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

  • Главная
  • Продукция
    • Расходомеры
      • Роторные расходомеры
      • Датчики
      • Контроллер расхода
      • Расходомеры-счетчики
      • Машины
      • Сервис
        • Гарантийное обслуживание
        • Сервисное обслуживание
        • Машины
          • Выбор насоса
          • Выбор пневмодвигателя
          • Выбор материала
          • Выбор расходомера
          • Примеры применения
            • Расходомеры
              • Нефтепродукты
              • Энергетика
              • Газы
              • Водоподготовка
              • Металлургия
              • Пищепром
              • Коммерческий учет
              • Химпром
              • Фармацевтика
              • Машиностроение
              • Транспорт
              • Метрология
              • Энергетика
              • Транспорт
              • Пищепром
              • Расходомеры использующие гидродинамические методы
              • Расходомеры с непрерывно движущимся телом
              • Расходомеры основанные на различных физических явлениях
              • Расходомеры основанные на особых методах
              • Измерение микрорасходов
              • Расход топлива
              • Контроль топлива
              • Реквизиты
              • Подробно
              • Сертификаты

              Вы здесь: ГлавнаяИнформацияРешенияОсобые случаи измерения расхода Измерение объемного расхода или скорости двухфазной среды с коррекцией на плотность

              На практике для определения массового расхода однофазных сред, а так же для многокомпонентных смесей (когда все компоненты находятся в одной фазе) часто применяют одновременное измерение объемного расхода или средней скорости потока вместе с его плотностью.

              Как было указано ранее, у двухфазных веществ разные скорости отдельных фаз. Однако, этот метод измерения расхода, все-таки применяют при пневмо- и гидротранспорте. В таких случаях определяют массовый расход твердой фазы Qтм, который перемещается с помощью воды или воздуха.

              Зная плотность тяжелой и легкой фаз, измерив Qсо и плотность смеси ρс можно найти объемный расход по следующей формуле, если предположить что скорости легкого и тяжелого компонента смеси равны:

              Измерение объемного расхода или скорости двухфазной среды с коррекцией на плотность

              Это уравнение справедливо при сильном измельчении твердого вещества, когда его скорость почти равна скорости легкой фазы. Если размер частиц не больше 50 мкм, то скорости потоков двух компонентов будут отличаться не более чем на 1%. Увеличив диаметр трубы можно еще больше приблизить скорости потоков. Но если твердые частицы достаточно крупные возникает заметное различие скоростей.

              Если же скорость потока твердой фазы существенно отличается от скорости потока легкой, то расход определяют по следующей формуле:

              Измерение объемного расхода или скорости двухфазной среды с коррекцией на плотность

              Иногда удобнее вместо Qсо измерять νт, например с помощью корреляционного метода. Тогда нет необходимости знать отношение скоростей, и расход Qтм находят по следующему выражению:

              Измерение объемного расхода или скорости двухфазной среды с коррекцией на плотность

              где F- площадь поперечного сечения трубы.

              Как, видно из формул, во всех случаях, чтобы определить расход необходимо знать плотности ρт и ρл. В зависимости от отношения ρт/ρл необходимо с достаточной точностью определять ρт, плотность же легкой фазы (воды, воздуха) обычно известна. Это делается для того чтобы максимально снизить погрешности измерения расхода.

              Другой возможный источник погрешности — наличие газа в пульпе. Такую смесь надо рассматривать как трехфазную и при¬менять к ней особые методы измерения Qтм. Для измерения объемного расхода Qсо угольных, рудных и других пульп нашел применение электромагнитный метод. Измерять Qсо нужно на вертикальной трубе во избежание концентрации твердой фазы в нижней части трубы и возможного нарушения осевой симметрии потока, а также равномерности электрической проводимости по его сечению. Опасность этих явлений возрастает с увеличением размеров частиц твердой фазы.

              Исследования на вертикальной трубе диаметром 50 мм показали, что при измерении расхода угольной, глинистой, гравийной и песчаной пульп погрешность электромагнитного расходомера оказалась в пределах класса прибора (±1,5 %). При горизонтальном расположении преобразователя расхода погрешность оказалась значительно большей и возрастающей с увеличением концентрации твердой фазы и уменьшением скорости пульпы. Погрешность так же зависела oт расположения электродов.

              Учитывая высокую абразивность многих пульп, промышленностью были разработаны конструкции преобразователей расхода со сменной внутренней гильзой из абразивостойкого непроводящего материала, а при больших давлениях в трубе магнитную систему в электроизоляционном компаунде размещали внутри корпуса преобразователя. В некоторых случаях обеспечивалась и взрывобезопасность конструкции.

              Для измерения плотности рс угольных и рудных пульп чаще других применяют весовые плотномеры, основанные на неболь¬шом провисании горизонтального участка трубы, имеющего упругие подвески и соединенного гибкими манжетами с трубопроводом. Перемещение подвижного участка трубы преобразуется в электрический сигнал, поступающий вместе с сигналом от электромагнитного преобразователя расхода в счетно-решающую схему. Обычно преобразователь плотности работает по компенсационной схеме, при которой подвижной участок трубы возвращается в исходное положение с помощью реверсивного двигателя, изменяющего натяжение уравновешивающей пружины или же ток в обмотке электромагнита силовой компенсации. [1]

              Схема установки для измерения объемного расхода угольновоздушной смеси, концентрации твердой фазы и массового ее расхода

              Рисунок 3 — Схема установки для измерения объемного расхода угольновоздушной смеси, концентрации твердой фазы и массового ее расхода :(1- источник β-излучения; 2-детектор β-излучения; 3-генератор; 4- излучающие пъезоэлементы; 5- β-счетчик; 6-температурный компенсатор; 7-блок линеаризации; 8-измеритель плотности (концентрации); 10-измеритель; 11-измеритель объемного расхода или средней скорости потока; 12-фазометрическое устройство; 13-термопреобразователь; 14- приемные проводниковые элементы.)

              На рисунке 3 показана схема установки, для измерения расхода Qтм твердой фракции с применением ультразвукового преобразователя расхода. Перемножение сигналов объемного расхода и плотности дает сигнал, пропорциональный расходу Qтм твердой фазы, который поступает на измеритель 10. Применение радиоизотопного измерителя плотности необязательно. При установке в трубу элементов преобразователей расхода и плотности следует учитывать, что после введения твердых частиц в воздушный поток нужен участок разгона для достижения ими установившейся скорости. Длина этого участка возрастает с увеличением размера частиц. Для частиц до 200 мкм длина участка не более 5 м.

              Применение корреляционного метода измерения более эффективно для двухфазных сред чем для однофазных, так как нет необходимости в устройстве, создающем искусственную неоднородность или метки (например, тепловые) в потоке. В двухфазном потоке неизбежные флуктуации(периодические изменения) концентрации отдельных фаз имеют случайный характер и могут служить для определения корреляционной функции. Корреляционный метод измерения широко применяли для измерения скорости движения твердой фазы как при пневмотранспорте порошкообразных (мука), так и гранулометрических сыпучих веществ (пшеницы), а также и для измерения расхода водопесчаной пульпы. Одним из недостатков измерения с помощью корреляционного метода является необходимость применения преобразователей плотности( ультразвуковые, емкостные, ионизационные и другие виды).

              Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / Под общ. ред. Е. А. Шорникова. — 5-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Политехника, 2004. — 412 с

              Понятие расхода. Характеристики потока среды

              Расход — это количество жидкости, газа или пара, проходящее в единицу времени через поперечное сечение трубопровода, канала При этом количество среды, измеренное в объемных единицах, называют объемным расходом, а в массовых — массовым.

              Объемный расход определяется по формуле:

              Q = V • S,

              где Q — объемный расход;
              V — скорость потока;
              S — площадь поперечного сечения потока.

              Массовый расход определяется через плотность и объемный расход:

              Qm = Q • ρ,

              где Qm — массовый расход;
              ρ — плотность измеряемой среды.

              Как правило, в качестве объемных единиц измерения количества среды используют: литр (л), кубический сантиметр (см³) и кубический метр (м³); а массовых — грамм (г), килограмм (кг) и тонну (т).

              ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА:

              Наиболее важными характеристиками потока, влияющими на характер движения среды, являются:

              • скорость потока;
              • плотность измеряемой среды;
              • вязкость измеряемой среды.

              Вязкостью (динамической) называют физическое свойство текучей среды, характеризующее внутреннее трение между ее слоями. Единицей измерения вязкости является Пуаз (П), вязкость маловязких жидкостей и газов измеряют в сотых долях Пуаза — сантипуазах (сП).

              Наряду с динамической вязкостью используют величину, называемую кинематической вязкостью:

              где ν — кинематическая вязкость;
              µ — вязкость.

              Единицей измерения кинематической вязкости служит Стокс (Ст), на практике чаще используется его сотая часть — сантистокс (сСТ).

              Вязкость жидких сред с увеличением температуры уменьшается, причем для различных жидкостей данная зависимость различна. В то же время, вязкость жидких сред зависит и от давления, обычно возрастая при его увеличении. Однако, при давлениях, встречающихся в большинстве случаев (до 20 МПа), это изменение незначительно и, как правило, не учитывается.

              Для газообразных сред зависимость вязкости от давления и от температуры весьма существенна: с увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры — увеличивается.

              ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ:

              Скорость потока, вязкость и плотность жидкости определяют режим движения жидкости в трубопроводе. Исследование вопроса о механизме движения сред привело к заключению о существовании двух режимов движения жидкости:

              • ламинарный режим движения наблюдается при малых скоростях, когда отдельные слои среды движутся параллельно друг другу без перемешивания частиц;
              • турбулентный режим движения наблюдается при больших скоростях потока и характеризуется интенсивным перемешиванием частиц.

              Критерием оценки обоих режимов является число Рейнольдса:

              Re = (V • D • ρ)/µ = (V • D)/ν,

              где Re — число Рейнольдса;
              D — внутренний диаметр трубопровода.

              На практике, как правило, при движении жидкостей, газов и пара в трубопроводах реализуется турбулентный режим движения. Ламинарный же режим присутствует при малых скоростях потока или движении высоковязких жидкостей.

              Как показано на рисунке выше, эпюра распределения скоростей по сечению трубопровода при ламинарном течении имеет параболический характер, скорость потока в центре трубопровода выше, чем у его стенок. При турбулентном же режиме эпюра скоростей имеет более сглаженный характер. Закон распределения скорости по сечению трубопровода играет важную роль при определении действительного расхода среды. Так как данный закон в большинстве случаев неизвестен, используется определение средней скорости потока — скорость, с которой должны двигаться через поперечное сечение потока все частицы, чтобы расход среды был равен расходу, полученному с действительными неодинаковыми для различных частиц скоростями.

              В зависимости от принципа измерения, осреднение скорости потока производится либо конструктивным путем, либо вытекает из самого принципа измерения. «Качество» осреднения скорости потока напрямую влияет на точность работы расходомера.

              При прохождении потока среды через местные сопротивления (колена, тройники, клапаны ) нарушается распределение скорости потока по сечению трубопровода (поток дестабилизируется). Поэтому, как правило, после местных сопротивлений перед расходомером необходимо выдержать прямой участок для стабилизации потока, в противном случае погрешность измерений может увеличиться. Как правило, для современных расходомеров прямой участок «до» составляет порядка 5…20 DN. Более детальные данные о величине прямых участков приводятся в техническом описании конкретного прибора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *