Файл: ПОСОБИЕ_НОВИКОВ.doc

Измерительное устройство состоит из тонкостенной металлической трубки малого диаметра, на внешней поверхности которой намотан проволочный нагреватель, а с противоположных сторон от него симметрично установлены два датчика температуры: T₁- выше по потоку, T₂– ниже по потоку.

огда расход жидкости отсутствует, имеет место

. При наличии расхода, очевидно, что температура

падает, а температура

растет.

Разность температур пропорциональна массовому расходу.

5.10.3.5. Измеритель массового расхода, использующий силу Кориолиса

Законами механики установлено, что на массу , движущуюся со скоростьюотносительно системы отсчета, находящуюся во вращательном движении с угловой скоростью, действует сила, называемая силой Кориолиса и описываемая формулой

. (5.131)

Схема измерителя приведена на рисунке 5.39.

Жидкость, массовый расход которой необходимо измерить, течет со скоростью через измерительную трубкуU – образной формы.

Трубка совершает колебательные движения относительно оси , перпендикулярной рукавам трубки с мгновенной скоростью.

Здесь справедливы следующие соотношения.

- массовый расход;

- масса жидкости в одном из рукавов;

- сила Кориолиса, действующая на один из рукавов;

- момент сил Кориолиса на жидкость в обоих рукавах.

В приведенных выражениях: - плотность жидкости;- площадь поперечного сеченияU-образной трубки; - длина одного из рукавов;- расстояние между рукавами.

Под действием момента сил Кориолиса U-образная трубка поворачивается на некоторый угол и уравновешивается моментом действующих в противоположном направлении сил упругости

В положении равновесия имеем

(5.132)

Угловая скорость - является функцией времени, как и угол. Значение угла можно измерить датчиками положения, сигналы которых после преобразования позволяют получить напряжение, пропорциональное расходу.

Достоинства рассмотренного измерителя очевидны. К ним можно отнести следующее:

- показания прибора не зависят от электрофизических свойств жидкости; не надо знать ее плотность, вязкость, давление, температуру;

- особенно подходит данный датчик для неэлектропроводных, заряженных (смеси жидкости с твердыми частицами), двухфазных (эмульсии), неньютоновских (у которых вязкость зависит от скорости) жидкостей.

5.10.4. Измерение и указание уровня жидкости

Получение информации об уровне жидкости может осуществляться двумя способами:

- в виде непрерывного измерения;

- в виде указания предельных величин.

Существует классификация наиболее употребительных методов измерения уровня:

- гидростатические методы с преобразованием в электрический сигнал;

- основанные на электрофизических свойствах жидкости;

- использующие взаимодействие какого-либо излучения жидкости.

5.10.4.1. Гидростатические методы

Сигнал, генерируемый измерительным прибором, является в этом случае функцией высоты уровня жидкости h.

Примеры представлены на рисунке 5.40.

На рисунке 5.40а) приведен поплавковый датчик. Поплавок на поверхности жидкости жестко связан с помощью тросов и блоков с аналоговым (ленточным потенциометр) или цифровым (градуированный диск) датчиком положения, поставляющим электрический сигнал, соответствующий уровню жидкости.

Плунжерный датчик выталкивающей силы представлен на рисунке 5.40 б).

Здесь плунжер представляет собой погруженный в жидкость плунжер, высота которого не меньше максимальной высоты жидкости в резервуаре. Плунжер подвешен к динамометрическому датчику, находящемуся под действием силы F, зависящей от гидростатической высоты. Можно привести следующие соотношения, очевидные для данного случая:

, (5.133)

где - вес плунжера;

- площадь его поперечного сечения;

- плотность жидкости;

- архимедова выталкивающая сила.

Рисунок 5.20 в) демонстрирует дифференциальный датчик перепада давления. Датчик располагается у дна резервуара, где давление равно

, (5.134)

где - давление в свободной от жидкости верхней части резервуара;

- гидростатическое давление на высоте в жидкости.

Чувствительным элементом датчика является мембрана, с одной стороны которой действует давление , а с другой -. Деформация мембраны, преобразованная в электрический сигнал, пропорциональна высоте уровня жидкости.

5.11. Датчики влажности

5.11.1. Определения

Рассмотрим влажный воздух.

Введем следующие обозначения, связанные с ним:

- объем;

- температура;

- масса воздуха, при этом

, (5.135)

где - масса соответственно сухого воздуха и водяного пара;

- (5.136)

давление барометрическое, причем

, - парциальное давление сухого воздуха и давление водяного пара.

Массовое отношение влажности

Определяется как

- (5.137)

отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха, в смеси которого находится этот водяной пар.

Эта величина характеризует влажность.

Давление насыщенного пара

Это максимальное давление, которое может принимать парциальное давление пара при температуреT.

Относительная влажность ,

Это отношение парциального давления пара воды при температуре T к давлению насыщенного пара при этой температуре

. (5.138)

Это наиболее часто используемый показатель влажности.

Температура точки росы ,

Это температура, до которой необходимо охладить влажный воздух, чтобы достичь насыщения, сохраняя постоянным массовое отношение влаги в процессе охлаждения. При температуре росы имеет место

. (5.139)