Przepływomierze to specjalistyczne przyrządy służące do pomiaru przepływu cieczy, szeroko stosowane w przemyśle i nauce. Niniejszy artykuł zawiera animowaną demonstrację i krótkie opisy zasad działania 11 powszechnie stosowanych przepływomierzy przemysłowych. Urządzenia te wykorzystują zasady mechaniki, elektryczności, termodynamiki i innych dyscyplin, oferując krytyczne wsparcie techniczne dla produkcji przemysłowej i badań naukowych.
1. Przepływomierz turbinowy
Prędkość obrotowa turbiny jest wprost proporcjonalna do prędkości przepływu płynu w określonym zakresie. Przepływ płynu powoduje obrót turbiny. Prędkość obrotowa jest przekształcana w elektryczne sygnały impulsowe, które są wyświetlane na dodatkowym urządzeniu, dokładnie odzwierciedlając natężenie przepływu płynu.
2. Rotametr (przepływomierz o zmiennej powierzchni)
Płyn wpływa do stożkowej rurki od dołu, wypychając pływak do góry. Pływak jest poddawany ciśnieniu dynamicznemu wynikającemu z przepływu w górę, sile wyporu wynikającej z wypartego płynu oraz sile grawitacji skierowanej w dół, wynikającej z jego własnego ciężaru. Wraz ze zmianą natężenia przepływu, siły działające na pływak odpowiednio się dostosowują. Gdy siły te osiągną równowagę, pływak ustabilizuje się w określonej pozycji w rurce. Dla danego projektu, pozycja pływaka odpowiada określonemu natężeniu przepływu, skalibrowanemu przez skalę rurki lub elektroniczny system pomiarowy. Pozwala to na bezpośredni odczyt natężenia przepływu, zapewniając niezawodną i dokładną metodę ciągłego monitorowania przepływu.
3. Przepływomierz elektromagnetyczny
Przepływomierze elektromagnetyczne działają w oparciu o prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya, gdzie napięcie proporcjonalne do prędkości przepływu jest indukowane, gdy płyn przewodzący porusza się w polu magnetycznym. Elektrody wykrywają to napięcie, które przetwornik przetwarza w celu określenia objętościowego natężenia przepływu. Dzięki braku ruchomych części, mierniki te są wysoce niezawodne, niewymagające konserwacji i idealne do cieczy przewodzących, takich jak woda, ścieki i płyny korozyjne, oferując wszechstronność i trwałość w różnych zastosowaniach przemysłowych.
4. Przepływomierz wirowy
Przepływomierze Vortex wykorzystują zasadę oscylacji płynu. Gdy ciecz przepływa przez ciało niebieskie w przepływomierzu, za nim generowane są naprzemienne wiry o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości cieczy. Mierząc częstotliwość wirów i biorąc pod uwagę pole przekroju poprzecznego rury, obliczane jest natężenie przepływu. Ta prosta i niezawodna metoda jest szeroko stosowana.
5. Przepływomierz masowy Coriolisa
W oparciu o efekt Coriolisa, płyn przepływający przez wibrującą rurkę generuje siłę proporcjonalną do masowego natężenia przepływu. Mierząc tę siłę, przepływomierz Coriolisa bezpośrednio i dokładnie określa przepływ masowy. Jest szeroko stosowany w precyzyjnych zastosowaniach przemysłowych.
6. Przepływomierz z kryzą
Kiedy płyn przepływa przez kryzę, przyspiesza, podczas gdy ciśnienie statyczne spada, tworząc różnicę ciśnień między stroną przed i za przepływem. W oparciu o zasadę zachowania energii, natężenie przepływu jest wprost proporcjonalne do tej różnicy ciśnień. Przepływomierze kryzowe są ekonomiczne i odpowiednie dla różnych mediów.
7. Przepływomierz dyszy
Gdy płyn przepływa przez dyszę, jego prędkość wzrasta, a ciśnienie statyczne maleje, tworząc różnicę ciśnień. Natężenie przepływu jest proporcjonalne do tej różnicy ciśnień. Mierząc różnicę ciśnień, można dokładnie określić natężenie przepływu. Przepływomierze dyszowe są niezawodne i odpowiednie do pracy przy dużych prędkościach i wysokim ciśnieniu.
8. Przepływomierz Venturiego
Gdy płyn przepływa przez zwężkę Venturiego, jego prędkość wzrasta, a ciśnienie statyczne spada, tworząc różnicę ciśnień. Różnica ciśnień koreluje z natężeniem przepływu. Przepływomierze Venturiego charakteryzują się niską stratą ciśnienia i nadają się do pomiaru dużych przepływów.
9. Przepływomierz ultradźwiękowy
Przepływomierze ultradźwiękowe często wykorzystują "metodę różnicy czasu", w której dwa przetworniki przesyłają sygnały ultradźwiękowe przez ciecz. Różnica w czasie podróży między sygnałami w górę i w dół jest wykorzystywana do obliczenia prędkości płynu i natężenia przepływu. Ta nieinwazyjna, bardzo dokładna metoda jest wszechstronna i ma szerokie zastosowanie.
10. Przepływomierz wyporowy
Napędzane różnicą ciśnień między wlotem i wylotem, wirniki w przepływomierzu obracają się, powodując napełnianie i opróżnianie komór o stałej objętości. Zliczając liczbę obrotów wirnika, można bezpośrednio obliczyć całkowitą objętość cieczy przepływającej przez przepływomierz. Metoda ta jest bardzo dokładna i idealna dla cieczy o wysokiej lepkości.
11. Przepływomierz z przekładnią owalną
Różnica ciśnień napędza parę owalnych kół zębatych, które obracają się w sposób ciągły, mierząc i przenosząc ciecz z wnęki w kształcie półksiężyca do wylotu. Całkowity przepływ jest wprost proporcjonalny do liczby obrotów koła zębatego pomnożonej przez objętość na obrót. Miernik ten jest skuteczny w pomiarach przepływu cieczy o wysokiej lepkości.
Wnioski
11 przepływomierzy przedstawionych w tym artykule obejmuje zasady mechaniki, elektryczności i termodynamiki, z szerokimi zastosowaniami w przemysłowych i naukowych pomiarach przepływu. Zrozumienie zasad ich działania może pomóc w wyborze najbardziej odpowiedniego przepływomierza do konkretnych potrzeb, poprawiając dokładność pomiaru i wydajność operacyjną.
Zostaw komentarz