Przepływomierz zwężkowy - kryza normalna.

Zmiana przekroju przewodu w zwężkach pomiarowych może być ciągła (zwężka Venturiego) lub skokowa ( kryza normalna ). Przepływający przez przewężenie płyn zmienia swoją prędkość i ciśnienie zgodnie z prawem Bernoulli'ego:

( 10 )

Dla konstrukcji jak na rys.6 na podstawie prawa Bernoulli'ego można napisać dla ciśnień

na wylotach pomiarowych:
( 12 )

przy czym p_1, p₂ ciśnienia całkowite ( ciśnienie całkowite jest sumą ciśnienia statycznego i dynamicznego). Z zależności ( 12 ) można wyznaczyć średnią prędkość przepływu υ :

( 13 )

gdzie K_k - współczynnik zależny od konstrukcji kryzy pomiarowej.

Zależność (13) określa charakterystykę kryzy pomiarowej, korzystając z zależności wcześniej podanych można wyznaczyć strumień masowy lub objętościowy. Jest ona spełniona dla określonej temperatury płynu i określonego przedziału jego prędkości, a więc przy niezmiennym charakterze przepływu. Współczesne manometry różnicowe przeznaczone do współpracy z kryzami są wyposażone w układy mikroprocesorowe, do których doprowadza się także sygnał z termometru mierzącego temperaturę badanego płynu i wówczas dokonują one korekcji wskazań automatycznie.

1. Rurka spiętrzająca ( rurka Pitot'a ).

Rurka spiętrzająca jest pewnego rodzaju przeszkodą dla przepływającego w rurociągu mierzonego medium powodującą powstawanie wirów w pobliżu jej ścian bocznych. Skutkiem tego jest różnica ciśnień medium działających na ściankach napływowych i odpływowych. Różnica ciśnień działających na te ścianki poprzez małe specjalnie rozłożone w nich otworki jest dalej doprowadzana do manometru różnicowego. Przekroje poprzeczne rurki mogą mieć różne kształty przez co uzyskiwany jest dla różnych płynów wymagany zakres pomiarowy i czułość dla określonej wymaganej części tego zakresu Różnica ciśnień na wylotach pomiarowych rurki jest zależna od prędkości przepływu υ oraz kształtu rurki (współczynnik K_r ) i rodzaju płynu ( gęstość właściwa ρ ):

. Przepływomierz wirowy.

Działanie przepływomierza wirowego podobnie jak wcześniej opisanych opiera się na wytwarzaniu wirów i turbulencji przepływającego płynu ( cieczy, gazu., pary , zawiesiny ) przy czym oprócz nieruchomej przeszkody w postaci pręta ( najczęściej o przekroju parabolicznym ) ma on czujnik wirów w postaci płytki umieszczonej za przeszkodą w płaszczyźnie równoległej do kierunku przepływu. W skutek sił dynamicznych powstających wirów płytka ta odchyla się w takt powstawania i odrywania się od przeszkody wirów w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu. Wraz z płytką przemieszcza się umocowana do niej wewnętrzna elektroda kondensatora różnicowego włączonego w układ mostka zmiennoprądowego (zwykle transformatorowego ). Częstotliwość napięcia wyjściowego mostka zależy praktycznie wprost proporcjonalnie od prędkości przepływu badanego medium.

prędkości przepływu
( 15 )

gdzie S - liczba Strouhala. częstotliwość wirów, a tym samym elektrycznego sygnału wyjściowego Y jest wprost proporcjonalna do prędkości υ mierzonego przepływu. Szeroki zakres pomiarowy, mały wpływ charakteru przepływu na wynik pomiaru jego prędkości, szeroki zakres ciśnień i temperatur mierzonego medium, niewielkie wymiary gabarytowe oraz prostota montażu powodują, że przepływomierze wirowe upowszechniają się wypierając dotychczas powszechnie stosowane kryzy pomiarowe i rurki spiętrzające. Nie wymagają one stosowania manometrów co ułatwia i zmniejsza koszt ich instalacji w badanym rurociągu ponadto integrowane z nimi przetworniki częstotliwości wirów na sygnał elektryczny cechują się one dobrą liniowością charakterystyki przetwarzania.

Przepływomierz elektromagnetyczny.

Przepływomierze magnetyczne (w praktyce elektromagnetyczne) służą do pomiaru strumienia cieczy przewodzących o przewodności teoretycznie większej od 5⋅10^-5S/m. Jednakże najczęściej w praktyce przemysłowej wymaga się dla przepływomierzy elektromagnetycznych przewodności ok. 10-krotnie większej. Są one montowane w rurociągu w podobny sposób jak kryzy pomiarowe i przepływomierze wirowe z tą różnicą, że zwykle nie zaburzają one przepływu badanej cieczy.

Działanie przepływomierzy elektromagnetycznych (magnetycznych ) opiera się na efekcie Faraday'a. Poruszająca się ciecz przewodząca stanowi sobą zbiór jonów przemieszczających się w polu magnetycznym w kierunku przepływającej cieczy. Wskutek tego na ładunki elektryczne działa siła o kierunku prostopadłym do kierunku przepływu i pola magnetycznego. Kierunek pola magnetycznego jest prostopadły do kierunku przepływu cieczy. Jeśli w kierunku działania tej siły w obszarze pola magnetycznego umieszczone są w badanej cieczy w pewnej odległości od siebie elektrody to powstanie na nich różnica potencjałów E (siła elektromotoryczna) proporcjonalna do indukcji pola magnetycznego B, szybkości ruchu cieczy υ i odległości wzajemnej elektrod l ( jest to odpowiednik długości przewodnika poruszającego się w polu magnetycznym ). Jeśli odległość elektrod równa jest średnicy D_N rurociągu to wynika stąd, że siła elektromotoryczna oraz rezystancja wewnętrzna R_W są proporcjonalne do średnicy rurociągu.

SEM indukowana na elektrodach jest równa:

przepływomierze elektromagnetyczne są praktycznie bezinercyjne co jest zaletą w przypadku wykorzystywania ich w układach automatyki przy występowaniu przepływów szybkozmiennych. Ponadto są one praktycznie niewrażliwe na zanieczyszczenia, zmiany przewodności cieczy, charakteru przepływu jak i gęstości i lepkości cieczy

---