Б) Расходомеры постоянного перепада давления

Наиболее распространенными приборами являются ротаметры. Шкала ротаметров практически равномерная, ими можно измерять небольшие расхо- ды, потери давления у них небольшие и не зависят от расхода.

Проходя через ротаметр с низа вверх, жидкость или газ подымает попла- вок пока, кольцевая щель между поплавком и стенками конусной трубки не достигнет значения, при котором силы, которые действуют на поплавок, урав- новесятся и он остановится на том значении какой расход.

На поплавок ротаметра действует осевая сила, которая направлена в про- тивоположную сторону.

Сверху вниз действуют:

1 - сила тяжести

VП ×rП ×g , где

VП - объем поплавка;

rП – плотность ма-

териала поплавка; g – ускорение силы тяжести.

2 - сила от давления жидкости (газа) на верхнюю плоскость поплавка

' – среднее давление жид. на единицу верхней плоскости поплавка;

S – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

Снизу вверх на поверхность поплавка действуют тоже силы:

1 - сила от давления жидкости (газа) на нижнюю поверхность поплавка

K ×nн ×S , где K - коэффици-

ент сопротивления, который зависит от критерия Рейнольдса и степени шеро-

ховатости поверхности поплавка; nк

- средняя скорость жид.(газа) в кольцевом

канале; Sб

- боковая поверхность поплавка; n –показатель степени, который за-

висит от скорости жидкости (газа).

Поплавок уравновешен когда:

' н '

или

VП ×rП ×g +r2 ×S =K ×nк ×Sб +r1 ×S

n

r' -r'

=VП × rП × g- K×nk × Sб

Когда допустить, что

2 S

nк при всех расходах остается постоянной, то пра-

вая часть уравнения будет постоянной т.к. остальные величины являются для данного прибора постоянными. Т.о. разность давлений на поплавок

=const . Это значит, что ротаметр является

1 2

прибором постоянного перепада давления.

Если сложить уравнение Бернули для сече- ний I-I и II-II и уравнение неразрывности потока, то получим уравнение расхода:

Q = a × S k ×

2 × g ×VП × (rП - r), м3/с

r×S

где Sk

- площадь кольцевого отверстия.

Т.к. значение под корнем можно считать по- стоянным, то:

Q = a × S k × k

Эта зависимость линейная, следовательно шкала ротаметра будет равно- мерной.

Ротаметры делают со стеклянной трубки при этом он работает до давле- ния 0,58 Па, для большего давления их делают с металла. Эти ротаметры дела- ют с электрической и пневматической дистанцией управления.