Гидродинамические (аэродинамические) измерители потока.

В измерителях этого типа используется возможность установления связи между разностью давлений в двух характерных точках потока и скоростью потока. Эта разность давлений измеряется с помощью дифференциального преобразователя давления, связанного с микро ЭВМ. Если требуется линеаризация, она может быть выполнена программным способом.

Трубки Пито

Трубка Пито ( рис. 3) обеспечивает измерение локальных скоростей жидкости или газа в потоке. В трубке имеется два типа отверстий, открытых для текучей среды. На статических входах (или входе), выполненных в виде отверстий, оси которых перпендикулярны направлению потока, действует статическое давление текучей среды ps. Вход (отверстие) на конце трубки собирает заторможенную массу жидкости или газа, находящуюся под полным давлением pt. Если трубка Пито расположена параллельно потоку, то разность этих двух давлений находится из уравнения Бернулли

, (1.3)

где р - разность давлений (Па); ps - давление на статическом входе (Па); pt - полное давление (Па); r - плотность текучей среды (кг/м3); u - скорость потока (м/с); Отсюда для скорости потока несжимаемой текучей среды получаем

. (1.4)

Для сжимаемой текучей среды (например, воздуха) скорость потока определяется по формуле

, (1.5)

где k=cp/cv (отношение удельных теплоемкостей).

Трубка Пито чаще всего применяется для измерения скорости воздуха в вытяжных трубах и на самолетах, хотя ее можно использовать в любой текучей среде. Это очень точное и прочное устройство, требующее минимального технического обслуживания. Главный недостаток трубки Пито - низкая чувствительность при малых скоростях потока и нелинейность связи между разностью давлений и скоростью.

Измерители на потокорезистивных

элементах.

Устройства этого типа определяют объемный расход жидкости или газа. В потокопроводе размещается препятствие с известными характеристиками и с помощью дифференциального преобразователя давления измеряется разность давлений по обе стороны от этого препятствия.

Сопло с острыми кромками. На рис. 4 показаны структура измерителя потока, в котором используется сопло с острыми кромками, и профиль давления вдоль потокопровода в таком измерителе. Несмотря на то что профиль давления весьма сложен, он воспроизводим, хорошо описан и протабулирован. Объемный расход для несжимаемой, текущей без трения среды описывается выражением

, (1.6)

где Q - объемный расход (м3/с); Au и Ad - площади поперечных сечений потокпровода и сопла (м2); pu и pd - давление до и после препятствия (сопла) в текучей среде (Па); r - плотность текучей среды (кг/м3). Поскольку значения Au и Ad постоянны, формула (1.6) фактически задает туже функциональную зависимость (т.е. пропорциональность объемного расхода потока величине (pu-pd)1/2), что и формула (1.5) для трубки Пито.

С целью оптимизации рабочих характеристик таких измерителей потока для конкретных текучих сред и профилей потока используются различные модификации сопла с острыми кромками. При этом во всех случаях тип функциональной зависимости, определяемой формулой (1.6), остается неизменным, изменяются только значения констант.