Nguyên lý và cấu tạo các thiết bị đo tốc độ chất lỏng

Chia sẻ: Nguyen Viet Hoang | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

475
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc lựa chọn phương pháp hoặc loại thiết bị đo phụ thuộc vào điều kiện đo và độ chính xác cần thiết… Hai phương pháp thông dụng nhất giúp có được ước tính chính xác lưu lượng nước là: · Phương pháp tính thời gian cấp đầy: đổ đầy nước vào bể có thể tích xác định trước (m3). Thời gian để cấp đầy bể được đo bằng đồng hồ bấm giờ và ghi lại (s). Lấy thể tích chia cho thời gian sẽ cho kết quả lưu lượng trung bình (m3/s) · Phương pháp sử dụng phao: phương pháp này thường được sử dụng để đo lưu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nguyên lý và cấu tạo các thiết bị đo tốc độ chất lỏng

Họ và tên: Nguyễn Việt Hoàng Lớp: K55 – Công nghệ môi trường A. Nguyên lý và cấu tạo các thiết bị đo tốc độ chất lỏng Việc lựa chọn phương pháp hoặc loại thiết bị đo phụ thuộc vào điều kiện đo và độ chính xác cần thiết… Hai phương pháp thông dụng nhất giúp có được ước tính chính xác lưu lượng nước là: • Phương pháp tính thời gian cấp đầy: đổ đầy nước vào bể có thể tích xác định trước (m3). Thời gian để cấp đầy bể được đo bằng đồng hồ bấm giờ và ghi lại (s). Lấy thể tích chia cho thời gian sẽ cho kết quả lưu lượng trung bình (m3/s) • Phương pháp sử dụng phao: phương pháp này thường được sử dụng để đo lưu lượng ở 1 ống hở. Một khoảng cách nhất định được dánh dấu vào thành ống (25 – 50 m). Một quả bóng (bóng bàn) đặt trên mặt chất lỏng và thời gian để bóng trôi đến hết khoảng cách đánh dấu được đo và ghi lại. Đo nhiều lần để lấy kết quả chính xác hơn. Tốc độ chất lỏng được tính bằng khoảng cách bóng trôi/thời gian trôi trung bình. Tùy theo các điều kiện về lưu lượng và đặc tính ống mà ta lấy vận tốc trung bình chia cho hệ s ố 0,8 – 0,9 để đạt vận tốc cao nhất ở ống hở vì vận tốc bề mặt sẽ bị giảm do sức cản của gió, vv… Một số loại đồng hồ thông dụng: 1. Đồng hồ đo lưu lượng kiểu phao Đồng hồ đo lưu lượng kiểu phao bao gồm một ống nhọn và một phao. Loại thiết bị đo với diện tích biến đổi này thường được sử dụng nhiều nhất vì chi phí thấp, đơn giản, sụt giảm áp suất thấp, khả năng đo trong dải rộng và đầu ra tuyến tính.
2. Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm.  Cấu tạo: Với: A, B: 2 bộ chuyển đổi sóng âm R: vật phản xạ L: khoảng cách giữa 2 bộ chuyển đổi VM: vận tốc dòng chảy tAB: thời gian truyền sóng âm từ A đến B tBA: thời gian truyền sóng âm từ B đến A  Nguyên lý: Tốc độ truyền âm v của sóng siêu âm trong 1 môi trường phụ thuộc vào vận tốc âm thanh CM trong môi trường đó và vận tốc dòng chảy VM. ; Hai bộ chuyển đổi A và B lần lượt liên tục gửi cho nhau những tín hiệu sóng siêu âm và đo được 2 đại lượng thời gian thực t AB và tBA qua lại giữa các tín hiệu này. ; Nếu có dòng chảy vào thì thời gian qua lại giữa các tín hi ệu s ẽ nhanh hơn theo chiều xuôi và chậm hơn theo chiều ngược dòng chảy. Sự chênh lệch về thời gian này chính là giá trị v ận t ốc c ủa dòng chảy VM.
3. Đồng hồ đo lưu lượng kiểu tuabin  Cấu tạo: Gồm có tua – bin (1) quay trên giá đỡ (2) được gắn vào thanh đ ỡ (3) trong ống dẫn. Ổ đỡ (4) có tác dụng hạn chế tốc độ di chuyển cánh quạt. Trục cánh quạt được làm bằng vật liệu không dẫn từ trong đó gắn lõi thép (5) bằng vật liệu mềm. Bên ngoài là nam châm vĩnh cửu (6) quấn trên đó là cuộn dây cảm ứng (7).  Nguyên lý: khi tua – bin quay, lõi thép (5) cũng chuy ển đ ộng theo khiến từ thông của nam châm sẽ biên thiên và làm xuất hiện 1 suất điện động cảm ứng giữa 2 đầu cuộn dây (7). Đo tần số trung bình f của dòng điện cảm ứng bằng tần số kế và từ đó suy ra tốc độ dòng chảy.
4. Đồng hồ đo kiểu cảm ứng: dùng đo tốc độ dòng chảy dẫn điện  Cấu tạo:  Nguyên lý: ống (1) được chế tạo bằng vật liệu không dẫn từ cho chất lỏng dẫn điện chảy qua. Từ trường biến thiên do nam châm (2) tạo nên xuyên qua dòng chất lỏng làm xuất hiện suất điện đ ộng cảm ứng. Suất điện động này được lấy ra từ 2 điện cực (3) và (4) nối với thiết bị đo. Độ lớn của suất điện động được tính theo công thức: Trong đó: k – hệ số – tần số góc của từ thông do nam châm tạo ra B – độ cảm ứng từ d – đường kính trong của ống dẫn v – tốc độ trung bình của chất lỏng theo tiết diện ống Nếu gọi Q là lưu lượng chất lỏng thì suất điện động biểu diễn qua lưu lượng: với là lưu lượng B. Nguyên lý và cấu tạo các thiết bị đo áp suất
Trong trường hợp chất lưu không chuyển động, áp suất chất lưu là áp suất tĩnh pt do trọng lượng của cột chất lưu gây nên cộng với tác dụng của áp suất khí quyển tác dụng lên mặt thoáng của chất lưu: Trong đó: – áp suất khí quyển – khối lượng riêng chất lưu – gia tốc trọng trường h – khoảng cách từ điểm khảo sát đến mặt thoáng tiếp xúc với khí quyển Trong trường hợp chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu gồm 2 thành phần gồm áp suất tĩnh và áp suất động Áp suất tĩnh phụ thuộc vào vị trí của điểm khảo sát. Áp suất đ ộng là thành phần do chuyển động của chất lưu gây nên, trị số phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của chất lưu theo công thức: Trong đó là tốc độ chuyển động của chất lưu  Đối vs áp suất tĩnh có thể tiến hành đo bằng các phương pháp sau: • Đo trực tiếp áp suất chất lưu thông qua 1 lỗ đ ươc khoan trên thành bình • Đo gián tiếp thông qua đo biến dạng c ủa thành bình d ưới tác động của áp suất
 Phương pháp đo áp suất động dựa trên nguyên tắc chung là đo hiệu áp suất tổng và áp suất tĩnh. Khi dòng chảy va đập vuông góc với 1 mặt phẳng, áp suất động chuyển thành áp suất tĩnh, áp suất tác d ụn lên mặt phẳng là áp suất tổng. Thông thường việc đo hiệu thực hiện nhờ 2 đầu đo nối với 2 đầu ra của ống Pitot, trong đó đầu thứ nhất đo áp suất tổng, đầu thứ 2 đo áp suất tĩnh. Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên mặt trước và áp suất tĩnh lên mặt sau của 1 màng đo. Như vậy tín hi ệu do đ ầu đo cung cấp chính là chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh 1.Áp kế dùng dịch thể Nguyên lý chung của phương pháp dựa trên nguyên tắc cân b ằng áp suất chất lưu với áp suất thủy tĩnh chất lỏng làm việc trong áp kế. 1. Vi áp kế kiểu phao
Gồm 2 bình thông nhau, bình (1) có tiết diện lớn F và bình nhỏ có tiết diện f. Chất lỏng làm việc là thủy ngân hay dầu biến áp. Khi đo, áp suất lớn (p1) được đưa vào bình lớn, áp suất bé (p2) đưa vào bình nhỏ. Để tránh chất lỏng làm việc phun ra ngoài khi cho áp suất tác động về 1 phía, người ta mở van (4) và khi áp suất 2 bên cân bằng van sẽ được khóa lại. Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay đổi (h1 thay đổi), phao của áp kế dịch chuyển và qua cơ cấu truyền động làm quay kim chỉ thị trên đồng hồ đo 2. Vi áp kế kiểu chuông Cấu tạo của vi áp kế kiểu chuông gồm chuông (1) nhúng trong chất lỏng làm việc chứa trong bình (2).
Khi áp suất trong buồng (A) và (B) thì nắp chuông (1) ở vị trí cân bằng. Khi có độ biến thiên chênh áp chuông sẽ được nâng lên và làm dịch chuyển kim chỉ thị với các thang chia vạch sẵn 3. Vi áp kế bù Gồm 2 bình thông nhau (1) và (2), trong bình (2) có kim (3). Bình 1 có thể di chuyển lên xuống nhờ vít (4). Khi áp suất p1 trong bình (1) và áp suất p2 trong bình (2) bằng nhau, kim chỉ thị có ảnh như hình 3.5b). Giả sử p 1 tăng lên, nước trong
bình (1) hạ xuống, nước trong bình (2) dâng lên, khi đó ảnh của kim có dạng hình 3.5c). Điều chỉnh vít (4) để hạ bình (1) xuống, khi đó mực nước trong bình (1) dâng lên, bình (2) hạ xuống cho đến khi ảnh của kim có dạng hình 3.5b) thì đọc kết quả đo áp suất trên bảng chia độ của vít (4). Trường hợp p1 giảm, nước trong bình (1) dâng lên và (2) hạ xuống, ảnh của kim có dạng hình 3.5d). Điều chỉnh vít (4) để mực nước trong bình (1) hạ xuống và (2) dâng lên cho đến khi ảnh của kim như hình 3.5b) và đọc kết quả. 2. Đồng hồ đo áp suất kiểu cơ khí Cấu tạo chính của nó gồm một ống đồng dẹt được uốn cong hình dấu hỏi, một đầu được bịt kín, một đầu được nối với lưu thể cần đo áp suất (khí, chất lỏng). Đầu bịt kín được liên kết mềm với một đầu của cặp bánh răng. Trên trục của bánh răng còn lại có gắn lò xo đàn hồi và kim đồng hồ. Kim quay trên mặt đồng hồ có chia độ. Khi làm việc, nhờ có áp suất của lưu thể làm ống đồng co – giãn, nhờ có cơ cấu bánh răng làm kim đồng hồ quay, chỉ áp suất tương ứng. Khi áp suất của lưu thể không đủ để làm giãn ống đồng thì kim đồng hồ chỉ về vạch “0” nhờ lò xo đàn hồi.
3. Đồng hồ đo áp suất kiểu điện từ Bộ phận cảm biến có tấm màng áp lực được gắn với con trượt trên biến trở, sự dịch chuyển của con trượt tuỳ thuộc vào áp suất tác dụng lên tấm màng. Nhờ áp lực của lưu thể, tấm màng phồng lên – xẹp xuống làm di chuyển con trượt trên. Con trượt di chuyển làm thay đổi điện trở trong mạch do đó làm tăng – giảm cường độ dòng điện qua cuộn dây. Chính vì có sự thay đổi dòng cường đ ộ dòng điện dẫn tới từ trường trong cuộc dây cũng thay đ ổi. Kim đồng hồ được làm bằng sắt nhiễm từ nên nó bị quay dưới tác dụng của từ trường của cuộn dây. Chính vì cấu tạo như thế nên sự dịch chuyển của kim đồng hồ phụ thuộc vào áp suất của lưu thể.