Напірні трубки аннубар (annubar)
Дані напірні трубки вставляються по діаметру труби в протікає потік. Отвори розташовані на двох сторонах трубки аннубар, як проти течії, так і по ньому. Ці отвори з'єднані зі здвоєними усредняющими камерами. Число отворів пропорційно діаметру труби. Тиск в камері, з'єднаної з отворами, спрямованими проти течії, відповідає середньому значенню швидкісного напору. Тиск в камері, з'єднаної з отворами, спрямованими за течією, відповідає середньому опорного тиску. Їх різниця дає точний і стабільний сигнал перепаду тиску, який пропорційний витраті.
Витратоміри постійного перепаду тиску відносять до засобів вимірювання, званим витратомірами обтікання. Принцип їх дії заснований на залежності переміщення тіла, що сприймає динамічний тиск оточуючого його потоку, від витрати речовини. Призначені для вимірювання плавно мінливого об'ємної витрати однорідних потоків чистих і слабо забруднених рідин і газів.
Найпростішим і найбільш поширеним приладом постійного перепаду тиску є ротаметр, призначений для вимірювання плавно мінливого об'ємної витрати однорідних потоків чистих і слабо забруднених рідин і газів. Його дія заснована на вимірі вертикального переміщення чутливого елемента (тіла), що залежить від витрати середовища і приводить одночасно до зміни площі прохідного перетину отвору таким чином, щоб перепад тиску на чутливому елементі залишився незмінним. Протидіюча сила в витратомірах даного типу - сила тяжіння чутливого елемента, що виготовляється у вигляді поплавця (або поршня).
Мал. 82. Схема ротаметра.
Ротаметр (рис. 82) складається з вертикальної конусної скляної трубки 1, всередині якої знаходиться чутливий елемент 2 - поплавок. Верхній його обід забезпечений каналами з крутим нахилом. Під дією потоку рідини або газу поплавок вертикально переміщається і одночасно приходить в обертальний рух і центрується в центрі потоку. При цьому змінюється площа кільцевого зазору між поплавком і внутрішніми стінками трубки. Перепад тиску на поплавці визначається його масою. При постійній масі поплавця площа кільцевого зазору між поплавком і внутрішніми стінками трубки пропорційна витраті речовини, що протікає по трубці. За переміщенню поплавця ротаметра уздовж його шкали, нанесеної на конусної скляній трубці, судять про об'ємної витрати в одиницю часу (л / ч, м 3 / год).
Отже, уявімо, що поплавок під дією потоку речовини піднявся на деяку висоту в ротаметром і зупинився в підвішеному стані в вимірюваної середовищі. Розглянемо сили, що діють на поплавок ротаметра. У положенні рівноваги сила, створювана вимірюваним середовищем, що протікає через ротаметр і діючої знизу, врівноважується силою, створюваної масою поплавка, і силою, що діє зверху. Маса поплавка т (в кг) при повному зануренні його в вимірювану середу визначається як
де - обсяг поплавця, м 3; и- щільності матеріалу, з якого виготовлений поплавець, і середовища, що протікає через ротаметр, відповідно, кг / м 3.
Нехтуючи силами тертя, запишемо рівновагу сил:
де- найбільша площа поперечного перерізу поплавка, м 2; и- тиску вимірюваного середовища до (знизу) і після (зверху) поплавка відповідно, Па; - прискорення вільного падіння, м / с 2.
Тепер визначимо з (5.88) перепад тиску на поплавці # 916; р (Па):
З отриманого рівняння слід, що незалежно від положення поплавця перепад тиску на ньому постійний і не залежить від витрати вимірюваного середовища. Це пояснюється сталістю швидкості вимірюваного середовища при зміні її витрати, що обумовлено зміною площі кільцевого зазору, між поплавком і трубкою. Залежність положення поплавця від величини вимірюваного витрати лінійна, тому шкала ротаметра рівномірна.
Об'ємна витрата рідини і конструктивні параметри ротаметра пов'язані рівнянням
де - площа кільцевого зазору між поплавком і стінками ротаметра.
Мал. 83. Схема ротаметра з диференційно-трансформаторних датчиком.
Ротаметр, забезпечений передавальним перетворювачем з електричним вихідним сигналом, показаний на рис. 83. Ротаметр має металевий корпус, конічний поплавок 1, переміщуваний всередині кільцевої діафрагми з конічним отвором 2 під дією потоку рідини, що проходить від низу до верху. При підйомі поплавця прохідний отвір між робочою поверхнею поплавка і внутрішньою кромкою діафрагми збільшується пропорційно вимірюваній витраті середовища. Поплавок ротаметра жорстко пов'язаний з сердечником 3 передавального диференційно-трансформаторного перетворювача 4, надягнутого на розділову трубку 5, виготовлену з немагнітної сталі.