Расходомеры переменного уровня

Принцип действия расходомеров переменного уровня основан на зависимости высоты уровня жидкости в сосуде от расхода непрерывно поступающей и вытекающей из сосуда жидкости. Вытекание жидкости из сосуда происходит через отверстие в дне или в боковой стенке. Сосуды для приема жидкости выполняют цилиндрическими или прямоугольными.

В расходомерах с полностью затопленными отверстиями истечения последние имеют круглую форму и располагаются либо в дне, либо в боковой стенке. В расходомерах с частично заполненными отверстиями истечения последние выполнены в виде щели в боковой стенке. Расходомеры переменного уровня могут быть использованы для измерения расхода газонасыщенных нефтей, сточных вод и загрязненных жидкостей, в том числе содержащих взвеси.

В расходомере переменного уровня с затопленным отверстием (рис. 7.17, а) измеряемый поток поступает в сосуд 3 через патрубок 4. На дне сосуда в качестве отверстия истечения обычно устанавливается нормальная диафрагма I. Для предохранения диафрагмы от загрязнения и успокоения потока жидкости внутри сосуда уста-

новлены перегородки 5. Уровень в сосуде определяется по водомер£ ному стеклу 2. Объемный расход вещества Q плотностью р, вытекающего через диафрагму сечением Е_о, представим в виде

где а — коэффициент расхода; Pi—Р₂ — перепад давления на диафрагме.

Так как истечение происходит в атмосферу, то Pi—P2=Hpg и

Рис. 7.17. Схемы расходомеров переменного уровня

 

Отсюда следует, что объемный расход из сосуда не зависит от плотности жидкости и определяется уровнем жидкости Я в сосуде. Если диаметр диафрагмы d^50 мм, Я^вОО мм и Red^lO⁵, то а= =0,598, т. е. как для стандартной диафрагмы при /п=0,05.

При установке диафрагмы в боковой стенке расчетная формула (7.49) остается прежней, а уровень Я должен отсчитываться от центра диафрагмы.

Расходомер с щелевым отверстием истечения (рис. 7.17, б) состоит из сосуда 1, в который через патрубок 2 поступает измеряемая жидкость. Внутри сосуда размещена перегородка, снабженная щитом с профилированной сливной щелью 5, через которую происходит истечение жидкости из левой части сосуда в правую с выходным патрубком 8. Для измерения уровня Я над нижней кромкой щели в защитном чехле установлена пьезометрическая трубка 3, через которую непрерывно продувается воздух, предварительно прошедший систему подготовки газа 6. Давление воздуха в трубке 3, измеряемое дифманометром 7, служит мерой уровня Я (см. гл.

8). Зависимость объемного расхода Q жидкости от уровня Я определяется формой отверстия истечения (рис. 7.17, в). Расход dQ через элементарную площадку шириной х и высотой dy для щели произвольной формы в соответствии с (7.49) запишем в виде

Чтобы проинтегрировать уравнение (7.50), необходимо определить зависимость между х и у. Для этого задаются либо формой щели (например, треугольной, логарифмической или др.), либо желаемой зависимостью между Q и Я.

Зададимся линейной зависимостью

Q=kH, (7.51)

где k — коэффициент, определяемый из условия fe^Qmax/Ятах. Подставляя значение Q из уравнения (7.51) в (7.50), имеем

Желаемая зависимость (7.51) оказывается возможной при условии [14]:

что совпадает с заданной зависимостью (7.51), и, таким образом, профиль щели должен описываться уравнением (7.53) гиперболического типа. Из выражения (7.54) следует, что у щелевых расходомеров для измерения объемного расхода необходимо измерять уровень жидкости Я, а для получения массового расхода — давление гидростатического столба Hpg. Коэффициент расхода для щелевых расходомеров определяют путем индивидуальной градуировки, а ориентировочное его значение может быть принято равным 0,6.