MĚŘENÍ PRŮTOKU A PROTEKLÉHO MNOŽSTVÍ

MĚŘENÍ PRŮTOKU A PROTEKLÉHO MNOŽSTVÍ Výsledek měření průtoku může být udáván buď jako hmotnostní nebo jako objemový průtok: dm = d t dv = d t Q m [ kg.s ] [ m 3.s ] Měřidla průtoku vybavená integračním zařízením udávají proteklé množství: m t t Q V 3 = Q dt [ kg] V = Q dt [ m ] m V Průtok je možno vyhodnotit i na základě měření místní či střední rychlosti média proudícího známým průřezem: - [ m 3 v, v - místní, resp. střední Q = v.ds = v. S. s ] V rychlost [m 3.s - ] S S -průřez potrubí [m ] t t Význam měření průtoku informace o toku materiálu podklad pro bilance během technologického procesu bilance při příjmu a expedici produktů informace pro řízení procesu bilanční měření znečišťujících látek v oblasti ochrany životního prostředí Snímače průtoku využívá se celé řady funkčních principů existují značné rozdíly v chemických a fyzikálních vlastnostech tekutin, jejichž průtok je nutno měřit většinou je měřen průtok či proteklé množství při provozních podmínkách modernější přístroje provádí automatickou korekci a přepočítávají údaj na vztažné podmínky současný trend je zaměřen na přímé měření hmotnostního průtoku (měření nezávislé na teplotě, tlaku a viskozitě média) Přehled průtokoměrů Objemová měřidla membránový plynoměr bubnový plynoměr pístová měřidla Průtokoměry s měřením tlakové diference rychlostní sondy průřezová měřidla Rotametry Průtokoměry turbinkové a lopatkové Indukční průtokoměry Ultrazvukové průtokoměry Průtokoměry vírové Průtokoměry hmotnostní Coriolisův průtokoměr tepelné průtokoměry 3 4-FPBT09-Prutok.doc K. Kadlec, 3.3.009

Objemová měřidla proteklého množství odměřování objemu plynu nebo kapaliny v odměrných prostorách cyklické plnění a vyprazdňování odměrných prostor měřítkem proteklého množství je počet měřicích cyklů Membránový plynoměr Princip: Provedení se dvěma komorami: komora rozdělená pohyblivou membránou přívod a odvod je ovládán šoupátkovým rozvodem počet cyklů je měřen počítadlem bilanční měřidlo pro obchodní a odběratelskou síť vybavení měřidla elektronikou umožňuje i automatický odčet přívod plynu membrány šoupátka 4 Bubnový plynoměr otočný buben rozdělený radiálními přepážkami na čtyři odměrné prostory opatřené štěrbinami pro přívod a odvod plynu buben je umístěn v nádobě vyplněné zčásti kapalinou, která tvoří uzávěr odměrných prostor odvod plynu zatímco plyn postupně plní jeden odměrný prostor, další prostor se vyprazdňuje s hřídelem bubnu je spojené počítadlo proteklého množství kapalina přívod plynu měřidlo pro přesná laboratorní a ověřovací měření 5 Pístová měřidla měřenou kapalinou se střídavě naplňují a vyprazdňují odměrné prostory vymezené pístem a tělesem měřidla užívá se dvou a více odměrných prostorů pro zajištění plynulé funkce Pohyb pístu: přímočarý vratný pohyb pístní tyč ovládá šoupátkový rozvod a počítadlo měřenou kapalinou se střídavě naplňují a vyprazdňují odměrné prostory vlivem tlakového spádu na měřidle dochází k pohybu pístu, který je spojen spočítadlem točivý nebo krouživý pohyb pohyb rotujícího pístu ovládá počítadlo nebo je převeden na elektrické impulsy (např. elektromagnetický indukční snímač) příkladem jsou oválová měřidla 6 4-FPBT09-Prutok.doc K. Kadlec, 3.3.009

Oválové měřidlo v měřicí komoře se odvalují dvě oválová tělesa hnací síla je dána rozdílem tlaků na přední a zadní stěně těles Schéma měřidla: přívod kapaliny oválová tělesa Provedení měřidla: měřicí prostor za jednu celou otáčku oválového tělesa se odměří čtyři stejné objemy Fáze pracovního cyklu: Pro bilanční měření různých druhů kapalin: organické kapaliny (lihoměry, měřidla pohonných hmot, olejů apod.) potravinářský průmysl (mléko) 8 Průtokoměry s měřením tlakové diference v potrubí dochází ke zúžení průtočného průřezu rozdíl statických tlaků snímaný diferenčním tlakoměrem před a za zúžením je závislý na velikosti průtoku Průřezová měřidla Škrticí orgány: snímání tlakové diference clona dýza Venturiho dýza dříve velmi rozšířená metoda měření průtoku plynů i kapalin v současné době je nahrazována modernějšími snímači s přímým elektrickým výstupem 9 Teoretické vztahy pro průřezová měřidla základní vztahy pro odvození: rovnice kontinuity toku rovnice Bernoulliho definujeme poměr zúžení m: f m = = F d D směr toku d, D - průměr [m] p,p -tlak[pa] f, F - průřez [m ] v,v - rychlost proudění [m.s - ] označení veličin: D, F v p p d, f v aplikací základních vztahů dostaneme vztah pro objemový průtok: Q V = f m ( p p ) ρ. v = f za clonou se proudnice ještě zužují, rychlost ještě vzrůstá, což je respektováno dalšími opravnými koeficienty, které jsou zahrnuty do tzv. průtokového součinitele α 0 4-FPBT09-Prutok.doc 3 K. Kadlec, 3.3.009

Průtokový součinitel α hodnoty průtokového součinitele byly stanoveny na základě modelových pokusů pro tzv. normovaná měřidla (zachování geometrické a hydrodynamické podobnosti) hodnoty α se zjišťují z tabulek nebo grafů průtokový součinitel závisí na poměru zúžení a na Reynoldsově čísle Závislost α na m: Závislost α na Re: průřezová měřidla jsou vhodná pro měření průtoků v oblasti vyšší turbulence, kde α nezávisí na Re Expansní součinitel ε při průtoku plynů a par škrticím orgánem nastává při poklesu tlaku expanse a dochází ke změně hustoty média zavádí se proto expansní součinitel ε hodnoty ε se zjišťují z nomogramů Výsledný vzorec pro objemový průtok: Q V = α ε f ( p p ) ρ údaj o průtoku spočítáme na základě naměřené diference tlaku hodnoty součinitelů α a ε jsou uvedeny v normách pro výpočet průřezových měřidel výhodou normovaných průřezových měřidel je, že není nutné provádět kalibraci a údaj o průtoku vypočítáme s deklarovanou přesností podle normovaného postupu Měřicí zařízení s průřezovým měřidlem Měřicí zařízení tvoří: škrticí orgán clona, dýza, Venturiho dýza diferenční tlakoměr snímání diference tlaku na škrticím elementu ventilová souprava umožňuje připojení diferenčního tlakoměru proplachování a odkalování signálního potrubí odvzdušnění signálního potrubí Kompaktní provedení měřidla integrovaná montáž sdružující clonu, ventilové připojení a diferenční snímač tlaku spolu s inteligentním převodníkem moderní provedení bez signálního potrubí se zvýšenou spolehlivostí měření Tlaková ztráta měřidla vznikátřením a vířením před a za měřidlem je vždy menší než měřená diference tlaku na škrticím orgánu největší tlakovou ztrátu vykazuje clona, nejmenší Venturiho dýza 3 4-FPBT09-Prutok.doc 4 K. Kadlec, 3.3.009

Zpracování signálu z průřezového měřidla Blokové schéma zpracování signálu: snímač diference tlaku elektronické obvody průtok proteklé množství s automatickou korekcí vlivu teploty a tlaku: T P Pd Q V = α ε f 0 ρ konstanty pt ( p p ) 0. p T 0 elektronické obvody řízené mikroprocesorem přepočtený průtok 4 Rychlostní sondy používají se zejména pro měření okamžité rychlosti proudění využívají změnu kinetické energie proudící tekutiny na energii tlakovou v p d = ρ v - rychlost proudicí tekutiny, ρ - hustota, p c, p s, p d, - tlak celkový, statický a dynamický dynamický tlak se určí ze vztahu: p d = p c - p s Prandtlova trubice: p c p s sonda se zasouvá do potrubí napříč rychlostního profilu vzhledem ke svým rozměrům a tvaru minimálně omezuje průtok střední rychlost se počítá z více měření v různých polohách měřicího principu rychlostních sond se využívá u víceotvorových sond různého tvaru, které generují signál pro vyhodnocení průtoku Víceotvorové rychlostní sondy více otvorů na náběhové straně poskytuje informaci o střední hodnotě celkového tlaku v potrubí Válcová sonda: p d p p c u = β Integrované provedení: společná montáž: sonda ventilová souprava snímač tlaků 5 p p c p p u při správném nastavení jsou p = p měřicí sonda má více otvorů pro měření vedle klasické válcové sondy se využívají sondy i s jinými profily (kosočtverečný, hexagonální, T-profil) 6 4-FPBT09-Prutok.doc 5 K. Kadlec, 3.3.009

Kapilární průtokoměr škrticím elementem je kapilára pro laminární tok kapilárou platí Hagen-Poiseuilova rovnice: Q V. d = 8. η. l π 4 ( p p ) Q - objemový průtok [m3.s-] V p,p -tlak[pa] d, l - průměr a délka kapiláry [m] η - dyn. viskozita [Pa s] kapilára Pd místo jedné kapiláry je možno zařadit soustavu kapilár či lamel nebo keramickou či kovovou fritu průtokoměr vhodný pro laboratorní aplikace pro měření malých průtoků podmínkou je čistota měřeného média pro měření diference tlaku se používá běžně kapalinových manometrů je možno využít citlivých snímačů s polovodičovými tenzometry Rotametry (plováčkové průtokoměry) rotametry patří mezi průřezová měřidla, u kterých se s měnicím průtokem mění průtočná plocha při stálém tlakovém rozdílu před zúžením a za ním (Variable area flowmeter) hlavnífunkční části rotametru: svisláměřicí trubice mírně kuželovitého tvaru, nahoru se rozšiřující (úhel kužele je menší než stupně) v trubici se vznáší rotující tělísko (nevhodně označované jako plováček) výstupním signálem je vertikální poloha tělíska Síly působící v těžišti tělíska: kónická trubice F G = F V + F P + F T směr toku rotační tělísko F G, F V, F P, F T - síla gravitační, vztlaková, tlaková, třecí Za předpokladu turbulentního obtékání lze F T zanedbat a po dosazení můžeme vyjádřit vztah pro tlakový spád před a za tělískem, který je konstantní: V T ρ T g = V T ρ m g + S Δp Objemový průtok: Q = ( S S ). k. v Δp ρ m V T - objem tělíska, S, S průřez trubice a tělíska ρ T,m - hustota tělíska, resp. média Δ p - tlakový spád k - konstanta Provedení rotametrů rotametry umožňují měřit průtoky homogenních tekutin s nejrůznějšími fyzikálními vlastnostmi měřicí rozsahy od 0, l/h až do 5 m 3 /h měřicí trubice bývá nejčastěji skleněná rotační tělíska (plováčky) z různých materiálů a mají různý tvar polohu tělíska lze snímat spojitě nebo v mezních stavech: vizuálně, magneticky, fotoelektricky, indukčním snímačem a pod. Laboratorní a provozní průtokoměry: 7 7 rotační tělísko 8 4-FPBT09-Prutok.doc 6 K. Kadlec, 3.3.009

Průtokoměry turbinkové a lopatkové turbinka, lopatkové nebo šroubové kolo uváděné do otáčivého pohybu silovým účinkem proudící tekutiny rychlost otáčení je úměrná střední rychlosti proudění závislost frekvence otáčení popisuje rovnice: f = k.q V -s Axiální průtokoměr: směr toku turbinka nebo šroubové kolo počítadlo impulsů frekvence otáčení je úměrná okamžitému průtoku celkový počet otáček závisí na proteklém množství nevýhodou je vyšší tlaková ztráta f -frekvence otáčení [s - ] Q V - objemový průtok [m 3.s - ] k - konstanta [m -3 ] s - skluz měřidla [s - ] osa rotace leží ve směru toku média bezdotykové snímání otáček indukčně, fotoelektricky, elektromagneticky 9 Lopatkový radiální průtokoměr osa rotace je kolmá k ose toku média Princip: Provedení: jednovtokový lopatkový průtokoměr vícevtokový lopatkový průtokoměr mechanické počítadlo nebo vysílač impulsů lopatkové kolo nebo turbinka Výhody: výstupní signál ve formě frekvence Nevýhody: poměrně velká chyba v počátku stupnice průtokoměr neměří od nuly, průtokoměr vykazuje tlakovou ztrátu 0 Elektromagnetické indukční průtokoměry využívají Faradayova zákona o elektromagnetické indukci při pohybu vodiče v magnetickém poli pohybující vodič je představován elektricky vodivou kapalinou mezi elektrodami permanentní magnet nebo elektromagnet vytváří magnetické pole úsek potrubí musí být z neferomagnetického a nevodivého materiálu elektrody pro snímání indukovaného napětí jsou na vnitřní stěně trubky kolmo na směr magnetických siločar pro indukované elektrické napětí platí: E = B. d. v E - indukované napětí [V] B - magnetická indukce [T] d - vzdálenost elektrod [m] v - rychlost kapaliny [ms - ] za určitých podmínek platí, že indukované napětí je úměrné střední rychlosti proudící kapaliny. 4-FPBT09-Prutok.doc 7 K. Kadlec, 3.3.009

Provedení indukčního průtokoměru cívka elektromagnetu elektrody nevodivá výstelka trubky Moderní průtokoměry jsou vybaveny diagnostikou: periodicky kontroluje napájení, budicí proud, linearitu měření testuje korozi a znečištění elektrod, poškození izolační výstelky, výskyt bublin, postačující vodivost kapaliny, neúplné zaplnění snímače Aplikace indukčního průtokoměru indukční průtokoměry se vyrábějí s průměrem od mm až do m vhodný pro vodivé kapaliny (vodivost větší než μs) včetně nenewtonských tekutin Výhody: vhodné pro měření viskózních kapalin, kalů, kapalin s vysokým obsahem sedimentujících částic průtokoměr nevykazuje tlakovou ztrátu Zabudování indukčního průtokoměru: je možno zabudovat do potrubí v libovolné poloze bez ohledu na neustálené proudění průtočný průřez však musí být zcela zaplněn, protože signál je úměrný rychlosti a objemový průtok se vyhodnocuje ze součinu rychlosti a průtočného průřezu správně chybně 3 Ultrazvukové průtokoměry UZ-průtokoměry využívající Dopplerova jevu UZ-průtokoměry s měřením doby šíření UZ-signálu 4 4-FPBT09-Prutok.doc 8 K. Kadlec, 3.3.009

Ultrazvukové průtokoměry Průtokoměr využívající Dopplerova jevu použitelný pro proudící média, obsahující částice odrážející zvuk (pevné částice nebo bubliny plynu v kapalině) průtokoměr se skládá z vysílače a přijímače ultrazvuku, které jsou připevněny na jedné straně potrubí částice nebo bubliny odrážejí zvukové vlny vysílač a přijímač ultrazvuku f, f -frekvence vysílaná a přijímaná c, v - rychlost ultrazvuku a rychlost média vysílač vysílá UZ-signál o známé frekvenci (okolo 500 khz) Uz-signál odražený od pohybující se částice je zachycen přijímačem změna frekvence přijatého signálu závisí na rychlosti pohybu částice přibližuje-li se částice k detektoru, pak platí pro přijímanou frekvenci vztah: c f = f c v vhodným zpracováním signálu lze zjistit střední rychlost průtoku Průtokoměry s vyhodnocením doby šíření UZ-signálu pracují v diferenčním zapojení UZ-signál ve formě impulsu se vysílá ve směru a proti směru proudění vyhodnocují se časové rozdíly při průchodu impulsů v obou směrech šíření Princip: V P l c + v c - v P V měření Δ f t l c + v = t l = f c v 6 c + v f = l v Δf = f f = l c v = l výsledný údaj nezávisí na rychlosti UZ v médiu (nezávisí na složení média, na teplotě a na tlaku) Provedení UZ-průtokoměru UZ-signál se vysílá napříč potrubím pod úhlem α Δ f = k. v. cos α Ultrazvukový průtokoměr s prodlouženou dráhou využívá se odrazu od protější stěny potrubí vysílač a přijímač UZ 7 Provedení: vysílač a přijímač Výhody UZ-průtokoměrů bezdotykovéměření přístroje nevykazují tlakovou ztrátu vhodné pro měření malých i velkých průtoků nemají pohyblivé součásti umožňují oboustranné měření 8 4-FPBT09-Prutok.doc 9 K. Kadlec, 3.3.009

Vírové průtokoměry využívá se tvorby tzv. Karmánových vírů při obtékání tělesa neproudnicového tvaru (lichoběžník, obdélník, deltoid aj.) víry vznikají střídavě z jedné a druhé strany přepážky vložené do potrubí frekvence tvorby vírů je funkcí rychlosti proudění přepážka může být různého tvaru snímání silového namáhání elektronické obvody f - frekvence vírů a - šířka přepážky f = Sr a v Sr - Strouhalovo číslo v - rychlost proudění při oddělování vírů dochází k místnímu nárůstu tlaku a poklesu rychlosti na jedné straně a opačně k poklesu tlaku, a s tím spojenému nárůstu rychlosti na straně druhé změny tlaku se vyhodnocují přepážka 9 Provedení a vlastnosti vírových průtokoměrů Snímání frekvence vírů: tenzometrickésnímače piezoelektrickésnímače ochlazování vyhřívaného termistoru ultrazvukové snímače kapacitní snímače Přednosti vírových průtokoměrů: náhrada klasických průřezových měřidel vyrábí se pro jmenovité světlosti od 5 mm až do 300 a více mm obvody řízené μp pro vyhodnocování signálu přepážka neobsahují pohyblivé součásti poskytují lineární signál v širokém rozmezí ( až 00) % výstupníveličinou je frekvence (výhodné pro číslicové zpracování signálu) Nevýhody: vykazují tlakovou ztrátu nehodí se pro měření malých průtoků, vhodné jen pro turbulentní proudění vliv vibrací a pulsací v potrubí (čerpadla) 30 Průtokoměry hmotnostní většina průtokoměrů je vyráběna jako měřidla objemová údaj objemových průtokoměrů je ovlivňován změnami teploty, tlaku a hustoty Pro stanovení hmotnostního průtoku se využívá: aplikace mikroprocesorové techniky ve spojení s konvenčními průtokoměry a dalšími senzory hmotnostní průtok se zjišťuje výpočtem Coriolisových průtokoměrů měří hmotnostníprůtok přímo tepelných průtokoměrů odvozují hmotnostní průtok z měření rozložení tepla mezi dvě místa v potrubí Objemové průtokoměry s mikroprocesorem objemový průtokoměr je doplněn přídavnými snímači tlaku a teploty a elektronické obvody zajistí přepočet údaje na vztažné podmínky při neměnném složení média může elektronický obvod s mikroprocesorem zajistit přepočet objemového průtoku na průtok hmotnostní dochází-li ke změně složení a mění se hustota proudícího média, je zapotřebí doplnit měřicí zařízení o snímač hustoty 3 4-FPBT09-Prutok.doc 0 K. Kadlec, 3.3.009

Coriolisův průtokoměr princip využívá Coriolisovy síly v otočné soustavě se pohybuje těleso o hmotnosti m rychlostí v soustava se otáčí úhlovou rychlostí ω na těleso působí Coriolisovo zrychlení a c a c = ( v ) Coriolisovu sílu, která působí ve směru kolmém na rovinu vektorů v a ω na element o hmotnosti Δ m pak můžeme vyjádřit vztahem: ΔF C = Δm( ω v ) vektory v a ω jsou navzájem kolmé Δl vyjádříme rychlost v : vyjádříme Coriolisovu sílu: Δm ΔF = ω Δl C Δt ΔF = ω Q Δl C m v = Δt ω Coriolisova síla působící na element tekutiny je úměrná hmotnostnímu průtoku Q m 3 Animace deformace potrubí pro nulový průtok pro nenulový průtok 34 Konstrukce Coriolisova senzoru základem senzoru je měřicí trubice nejčastěji ve tvaru písmene U otáčivý pohyb je nahrazen kmitáním kolem osy ω trubice je rozkmitávána elektromagnetickou silou a vykonává periodický kývavý pohyb s harmonickým průběhem o kmitočtu ω obrázky znázorňují trubici při nulovém průtoku média Vibrující měřicí trubice: ω Animace dvojice vibrujících trubic: nulový průtok média osa kývavého pohybu trubice osa kývavého pohybu trubice 35 4-FPBT09-Prutok.doc K. Kadlec, 3.3.009

Konstrukce Coriolisova senzoru při protékající tekutině budou Coriolisovy síly působit na úseky trubice ve směru toku opačně ve vtokové a výtokové části Silové působení na vibrující trubici: Průtok = 0 Průtok 0 směr toku kapaliny Coriolisova síla Coriolisova síla Pohled na vibrující trubici z profilu: Silové působení vyvolá deformaci měřicí trubice: směr pohybu trubice 36 Snímání Coriolisovy síly Přímé snímání ΔF C by bylo obtížné, vyhodnocuje se účinek momentu síly: Δ M = FC r r r Coriolisova síla F C α α směr pohybu trubice Coriolisova síla důsledkem působení silové dvojice vzniká celkový moment M, který způsobí zkroucení trubice při kývavém pohybu trubice se úhlová rychlost mění a dosahuje maxima při průchodu středu trubice klidovou polohou také Coriolisova síla a moment síly mají harmonický průběh působící moment je v rovnováze s direktivním momentem trubice, který závisí na tuhosti trubice úhel zkroucení trubice je měronosnou veličinou měřeného průtoku 37 Vyhodnocení signálu Coriolisova senzoru celková deformace ramen se zjišťuje pomocí detektorů polohy, které indikují průchod snímacích bodů detektor polohy snímací bod snímací bod detektor polohy při pohybu trubice směrem nahoru indikuje průchod snímacího bodu nejprve pravý detektor a za interval Δt levý detektor velikostδtje úměrná hmotnostnímu průtoku a snímá se jednou za periodu kmitů trubice v případě nulového průtoku není trubice deformovaná a poloha obou snímacích bodů je detekována ve stejný časový okamžik (Δt = 0) Časový posun signálů detektorů polohy Coriolisova průtokoměru: při nulovém průtoku je fázový rozdíl roven nule, při nenulovém průtoku je fázový rozdíl úměrný hmotnostnímu průtoku Δt = 0 Δt ~ Q m 38 4-FPBT09-Prutok.doc K. Kadlec, 3.3.009

Schéma průmyslově vyráběného průtokoměru Vyhodnocení maxima periodicky proměnného kroutícího momentu se provádí prostřednictvím dvou polohových senzorů. Signál z polohových senzorů, který je lineárně úměrný hmotnostnímu průtoku je dále zpracován v elektronických obvodech. Coriolisův průtokoměr s přímou trubkou kmitajícípřímá trubice z nesymetrie výstupních signálů senzorů polohy lze určit velikost průtoku senzory polohy 39 hnací cívka kmitající trubice deformace trubice způsobená Coriolisovou silou v = 0 m/s v > 0 m/s 4 Coriolisův průtokoměr s přímou trubkou Kmitání trubky bez průtoku média: ω ω Kmitání a deformace trubky s průtokem média: Animace kmitání trubky: senzory polohy A B senzor A senzor B F ω v ω v F F C = m( ω v ) (vektory v a ω jsou navzájem kolmé) výslednásíla způsobí změnu fáze kmitání bodů A a B tato změna je přímo úměrná hmotnostnímu průtoku 4 4-FPBT09-Prutok.doc 3 K. Kadlec, 3.3.009

Aplikace Coriolisova průtokoměru senzor s přímou trubicí inteligentní převodník uvnitř je dvojitá kmitající U-trubice Vlastnosti: údaj nezávisí na změnách hustoty, teploty, tlaku, viskozity měřicí rozsahy od 0 g/min až do několika tisíc kg/min, vysoká přesnost může pracovat při teplotách od -40 C do +00 C Aplikace: široké uplatnění od měření kapalného dusíku až po měření silně viskózních médií a kašovitých a pastovitých hmot Montáž průtokoměru: nevyžadují ustálený profil proudění ochrana před externími vibracemi vznikajícími na technologickém zařízení Tepelné průtokoměry princip spočívá ve vyhodnocování energetické rovnováhy při sdílení tepla z elektricky vyhřívaného topného elementu do proudící tekutiny Indikátory průtoku teplo odváděné z topného elementu vyhřívá teplotní senzor umístěný nad topením teplota senzoru je závislá na rychlosti proudící tekutiny teplotní senzor 43 topný element srovnávací teplotní senzor průtok = 0 průtok 0 44 Kalorimetrický hmotnostní průtokoměr vyhodnocuje se oteplení měřené tekutiny mezi dvěma snímači teploty do hlavního potrubí je vložen laminární prvek pro rozdělení proudu tekutiny do obtoku, který je tvořen kapilárou tekutina je tak vedena tenkostěnnou tepelně dobře vodivou kovovou trubicí na středu kapiláry je umístěno topení po obou stranách topení jsou symetricky navinuty odporové senzory teploty při nulovém průtoku je rozložení teploty v trubici symetrické při průtoku tekutiny se symetrické rozložení poruší naměřený teplotní rozdíl (T -T ) a tedy i výstupní signál závisí v omezeném rozsahu průtoků lineárně na hmotnostním průtoku m: T T = A cp P m odporové senzory teploty Rozložení teploty A - konstanta [s.k.j - ] c p -měrné teplo [J.kg -.K - ] P - tepelný příkon [J.s - ] topení laminární odpor 45 4-FPBT09-Prutok.doc 4 K. Kadlec, 3.3.009

Provedení a aplikace tepelného průtokoměru regulační ventil elektronická řídicí jednotka senzor kalorimetrického průtokoměru Aplikační možnosti měření a regulace hmotnostního průtoku čistých tekutin pro měření malých průtoků zejména v laboratorních podmínkách měřicí rozsahy od 3 ml/min až do desítek l/min Nevýhody: nutná znalost složení média nutnost rekalibrace pro jiné médium 46 Volba vhodného typu průtokoměru Při výběru vhodného průtokoměru je zapotřebí zvažovat řadu kritérií: charakteristika měřeného média (chemické a fyzikální vlastnosti) podmínky měření (teplota, tlak) účel měření (bilanční měření, čidlo regulátoru) měřicí rozsah linearita statické charakteristiky přesnost, opakovatelnost zpracování signálu (analogový, číslicový výstup, komunikace s počítačem) tlaková ztráta montáž měřidla, servis a údržba přístroje potřeba dalších pomocných zařízení finanční náklady 47 Aplikační možnosti průtokoměrů Typ Čisté plyny Pára Čisté kapaliny Kapaliny s částicemi Viskozita Vírový nízká Coriolis libovolná Indukční libovolná Průřezový nízká Turbinkový nízká Oválový Rotametr střední i vysoká nízká 48 4-FPBT09-Prutok.doc 5 K. Kadlec, 3.3.009

Odborná a firemní literatura Mikan J.: Měření plynu, GAS s.r.o., 003 Strnad R.: Trendy měření průtoku, GAS s.r.o. 004 Ďaďo S., Bejček L., Platil A.: a výšky hladiny. BEN Praha 005 Chudý. V., Palenčár R., Kureková E., Halaj M.: Meranie tecnických veličín, STU Bratislava 999 Kadlec K.: Snímače průtoku principy, vlastnosti, použití (část až 3). AUTOMA č. 0, a (006) Internetové odkazy: http://www.emersonprocess.cz http://www.endres.cz http://www.krohne.cz http://www.premagas.sk www.dynasonics.com http://www.yokogava.cz http://www.bronkhorst.com 49 4-FPBT09-Prutok.doc 6 K. Kadlec, 3.3.009