Senzory průtoku tekutin

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Senzory průtoku tekutin"

Drahomíra Švecová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Senzory průtoku tekutin Průtok - hmotnostní - objemový - rychlostní Druhy proudění - laminární parabolický rychlostní profil - turbulentní víry Způsoby měření -přímé: dávkovací senzory, čerpadla -nepřímé: měření rychlosti nebo kinetické energie 009/03 p.r.

2 Senzory průtoku tekutin Rozdělení senzorů podle vztahů: a) objemové Q V t Q v =, m = V t ρ b) hmotnostní Q m = m t c) rychlostní Qv = vs, Qm = vsρ

3 Senzory průtoku uzavřené kanály přímé nepřímé otevřené kanály přepady hráze objemové hmotnostní plováčkové rychlostní dávkovací Coriolisova tepelné síla turbínkové vírové indukční ultrazvukové značkovací škrtící orgány rotující píst ozubená kola bubnové U - trubice přímé gyroskop kalorimetrické anemometry

4 Rychlostní senzory průtoku Rotametr (plováčkový průtokoměr) Využití plováku jako indikátor rovnováhy sil. citlivost na viskozitu => tvarem plováčku lze potlačit až o dva řády

5 Rychlostní senzory průtoku Turbínkový průtokoměr linearita 0 1% threshold 3% rozsahu

6 Turbínkové senzory Rychlostní senzory průtoku Měří se frekvence impulsů f: f = KQv K konstanta senzoru Spodní mez správnosti: 3 5% linearita: 0,1%

7 Rychlostní senzory průtoku Senzor s lopatkovými koly

8 Rychlostní senzory průtoku

9 Rychlostní senzory průtoku Vírový senzor průtoku f = Sr a v Detekce vírů: tepelné anemometry ultrazvukové detektory tlakové detektory f frekvence vírů A charakt. rozměr překážky Sr Strouhalovo číslo (char. Pro určité překážky) Přesnost ~ 1%

10 Ultrazvukové průtokoměry Pulsní ultrazvukový průtokoměr je založen na skládání rychlosti kapaliny w a rychlosti šíření ultrazvuku. Měří se doba šíření pulsu od vysílače k příjmači. Přesnost závisí na délce dráhy. v = L t t cosα t t 1 1 t 1 doba šíření od (V,P ) k (V 1,P 1 ) t doba šíření od (V 1,P 1 ) k (V,P )

11 Ultrazvukové průtokoměry α = α + = cos ; cos v c L t v c L t α α = 0 1 cos cos v c v L t t ( ) 1 0 cos t t L c v α

12 Ultrazvukové průtokoměry Dopplerovský ultrazvukový průtokoměr (tento je příložného typu) Pracuje v kontinuálním režimu (stojatá vlna). Podobně jako silniční radarový rychloměr měří dopplerovský posuv frekvence. Tento typ využívá odrazu od bublin nebo rozptýlených pevných částic

13 Rychlostní senzory průtoku Indukční průtokoměry Uq = D v B Rq = 1 σ D A A D U B 0 t B a) b) t U q v B = q E = q ; U = D D B v Obvyklá přesnost: průtočný typ 0,%, ponorný typ %

14 Indukční průtokoměry Konstrukce průchozího indukčního průtokoměru se sedlovými cívkami.

15 Senzory průtoku se škrticími orgány Měření tlakového spádu v místě škrticího orgánu Q v πd p1 p = αε 4 ρ Q v objem.průtok α expanzní součinitel ε průměr škrt.orgánu Přesnost % (0,5%)

16 Senzory s převodem průtoku na deformaci V cestě proudící kapaliny je destička, na kterou působí síla: F d = C d S ρ v C d konstanta terčíku S plocha průřezu ρ hustota v rychlost Přesnost několik % dobré dynamické vlastnosti - rezonanční frekvence až 00Hz

17 Dávkovací senzory Badgermeter co. Dávkovací - senzor - čerpadlo 1 dm 3 /h 10 3 dm 3 /h

18 Značkovací senzory průtoku Značka - vodivostní (vstřik elektrolytu do tekutiny) - optická (vstřik barviva) -tepelná - ionizační (příměsi radioizotopu) Princip měření čas. intervalu mezi průchodem značky dvěma body ve směru proudění tekutiny Korelační metoda

19 Coriolisův průtokoměr Coriolisova síla F c je kolmá na osu otáčení a směr pohybu F C závisí na - rychlosti otáčení f (ot/s) - hmotnosti tělesa m (kg) - rychlosti pohybu tělesa w (m/s) F C = m (w ω) = 4π m w f

20 Coriolisův průtokoměr l Q m t l m v F m C = = = ω ω ω Trubice s kapalinou tekoucí rychlostí w: jestliže se otáčí kolem osy z, působí na kapalinu Coriolisova síla F c F c je kolmá na osu otáčení a směr proudění a má tendenci ohýbat trubici

21 typ s rovnou trubicí Coriolisův průtokoměr Trubice je rozkmitávána magnetickou silou kolem osy ω. F c vyvolá její zkroucení. Měří přímo hmotnostní průtok Přesnost až 0,1 % z naměřené hodnoty (0 až 100 % rozsahu) Nezávislost na viskozitě, tlaku, teplotě

22 Tepelné senzory hmotnostního průtoku Výměna tepla mezi zdrojem a okolím (proudící tekutina) -měření ochlazení zdroje (termoanemometry) Měřicí obvod termoanemometru s konstantní teplotou drátku Re = kρ v

23 Tepelné senzory hmotnostního průtoku Režimy činnosti termoanemometrů -konst. proud (změna rychlosti proudění => změna teploty => => změna odporu) -konst. teplota drátku (pokles v => menší ochlazení => => zmenšení napájecího proudu) Pro výstupní proud i platí: i = a + b Q m a <= odvody tepla do okolí b <= fyzik. vlastn. tekutiny

24 Tepelné senzory hmotnostního průtoku Diferenční termoanemometr Přiv=0 platír 1 =R Při v>0 dochází k ochlazení R 1 a ohřátí R (<= teplo z R H ) zvýšená citlivost, vyloučení vlivu teploty tekutiny, vhodné pro malé průtoky (10-4 mm 3.s -1 )

25 Senzory hladiny Senzory hladiny nespojité plovákové vibrační ultrazvuk tepelné optické vodivost kapacitní záření hmotnost síla tlak spojité elektromechanické ultrazvuk vodivostní kapacitní indukčnostní zpožďovací linka

26 Nespojité senzory hladiny

27 Vztlakové senzory hladiny Fz = m g ρ g S h ρ1 g S ( l h) = m g h g S ( ρ ρ1) ρ1 g S l senzor síly p 1, p senzory tlaku F Z Tlakový senzor hladiny p p1 = ρ g h x p 1 l h h X p 1 p p

28 Kapacitní senzor hladiny SE C h Vpřípadě vodivých kapalin musí být střední tyčová elektroda (SE) opatřena izolační vrstvou.

29 Radarové hladinoměry: kontinuální režim s frekvenční modulací f f T (t) Vysílaný signál f 1 T t f R (t) t Přijímaný signál s anténou s vlnovodem

Podobné dokumenty

Senzory průtoku tekutin

Senzory průtoku tekutin Průtok - hmotnostní - objemový - rychlostní Druhy proudění - laminární parabolický rychlostní profil - turbulentní víry Způsoby měření -přímé: dávkovací senzory, čerpadla -nepřímé: