Определение расхода газа или жидкости приборами с постоянным перепадом

Действие этих приборов основано на уравновешивании силы тяжести поплавка силой, развиваемой давлением восходящего потока жидкости или газа. При этом удельный вес поплавка должен быть больше удельного веса жидкости. Этот принцип использован в ротаметре (рис 9), который представляет собой вертикально установленную коническую стеклянную трубку, расширяющуюся кверху. Трубка с помощью уплотнительных колец зажимается между участками трубопровода. Внутри стеклянной трубки помещен поплавок. В неподвижной жидкости поплавок покоится на нижнем уплотнительном кольце. Для того чтобы во время работы поплавок находился в центре трубы, на верхней части его имеются бороздки, проходя по которым жидкость вызывает вращение поплавка, вследствие чего он центрируется в середине потока. Поплавок, таким образом, не испытывает трения и чувствителен к незначительным изменениям расхода.

Рис 9. Рота­метр: 1 — коническая стеклянная трубка; 2 — по­плавок

Пусть трубка заполнена водой, жидкость находится в покое. При этом на поплавок действуют две силы: сила тяжести поплавка G (направлена вниз) и архимедова сила G_ар, направленная вверх. Равнодействующая силы тяжести и архимедовой силы ΔG равна: ΔG=(γ_п - γ_воды) V_п. Равнодействующая направлена вниз и поплавок тонет.

Начнём через ротаметр снизу подавать воду в количестве W см³/мин. На поплавок начинает действовать динамическая сила F_дин, равная: F_дин = h_дин S_п,

где h_дин - динамический напор, h_дин = ; S_п – площадь сечения поплавка.

Если пропускать снизу жидкость, поплавок начинает подниматься вверх до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие сил, действующих на поплавок сверху и снизу. В состоянии равновесия ∆G = F_дин,

S_п = (γ_п - γ_воды) V_п.

Выразим скорость: w = ,

при t=const γ_п = const, γ_воды = const. Для данного поплавка V_п = const, S_п = const. Следовательно, для любого расхода W скорость, при которой поплавок находится в равновесии, есть величина постоянная и её можно рассчитать по формуле.

При небольшом расходе жидкости поплавок поднимается в трубе на небольшую высоту. По мере увеличения количества подаваемой жидкости поплавок будет подниматься на более высокий уровень. Это объясняется тем, что при повышении расхода газа значение скорости, равное w (обусловливающее равновесие поплавка), будет достигаться в большем по площади, а следовательно, расположенном более высоко, кольцевом сечении. Таким образом, при переменном расходе газа поплавок в трубке может занимать по высоте любое положение: от самого низкого до самого высокого. Благодаря конусности трубки, площади кольцевых сечений между телом поплавка и стенками трубки непрерывно увеличиваются. Т.к. при равновесном положении поплавка в кольцевом сечении скорость жидкости может принимать одно значение w, то расход газа зависит только от площади кольцевого сечения, на уровне которого остановился поплавок, т. е. расход газа в ротаметрах определяется известной формулой: W=wS. При этом скорость w в любом кольцевом сечении S, на уровне которого остановился поплавок, будет величиной постоянной, а площади кольцевых сечений между телом поплавка и стенкой трубки будут непрерывно меняться (увеличиваться), так как площадь кольцевого сечения является величиной переменной. Ротаметры называют приборами постоянного перепада, потому что величина динамического напора, определяющая величину перепада и равная h_дин = , в любом кольцевом сечении трубки независимо от высоты подъема поплавка является величиной постоянной.

Тема 4: Гидромеханические процессы.

Цель: Изучитьгидромеханические процессы на примере способов разделения неоднородных (гетерогенных) систем.

Неоднородными, или гетерогенными, называют системы, состоящие по меньшей мере из двух фаз. При этом одна из фаз является дисперсионной (сплошной) средой, а другая – дисперсной фазой, распределённой в первой в раздробленном состоянии: в виде капель, пузырей, мелких твёрдых частиц. Классификация неоднородных систем представлена в таблице 1.

Таблица 1. Классификация неоднородных систем.

Название неоднородной системы	Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Размеры частиц дисперсной фазы, мкм
Пыль	Газ	Твёрд.	5-10
Дым	Газ	Твёрд.	0,3-5
Туман	Газ	Жидк.	0,3-3
Суспензия	Жидк.	Твёрд.	0,1-100
Коллоидный раствор	Жидк.	Твёрд.	Менее 0,1
Эмульсия	Жидк.	Жидк.	-----------
Пена	Жидк.	Газ	-----------

Дата добавления: 2014-12-16