chapter 4

Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƢU LƢỢNG VÀ MỘT SỐ LƢU LƢỢNG KẾ ĐẶC BIỆT 4.1.1 Định nghĩa đơn vị đo • Lưu lượng lượng vật chất (hoặc lượng) chuyển đơn vị thời gian; nghĩa khoảng thời gian , lượng vật chất chuyển tính theo trọng lượng G (hoặc Q tính theo thể tích) tính bình qn ta G = (hoặc Q = ), G lưu lượng trọng lượng, cịn Q lưu lượng thể tích Đồng hồ đo lưu lượng gọi lưu lượng kế Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Các giá trị số G, Q tính trị số trung bình lưu lượng khoảng thời gian , muốn có trị số lưu lượng tức thời điểm ta phải xét với khoảng thời gian nhỏ đó: Gt = ; Qt = Lượng vật chất (hoặc lượng) vận chuyển khoảng thời gian từ 1 đến 2 gọi lưu lượng tích phân Gtp, Qtp tổng lượng: Đơn vi: Gam, Kg, Tấn, lít, m3 v.v Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Đơn vị đo lưu lượng đơn vị dẫn xuất, thông thường hay dùng KG/sec, KG/giờ, KG/phút, Tấn/giờ, l/sec, m3/giờ … • G = Q;  trọng lượng riêng môi chất cần đo phụ thuộc vào tham số trạng thái môi chất cần đo lưu lượng • Khi đo lưu lượng khí người ta thường dùng lưu lượng thể tích tiêu chuẩn Qtc, đơn vị đo thể tích tính điều kiện tiêu chuẩn m3 tiêu chuẩn/giờ (m3 tc/giờ), lít tiêu chuẩn/giờ (ltc/giờ), … Từ ta được: G = tcQt • tc  điều kiện tiêu chuẩn Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG 4.1.2 Các đặc điểm, phƣơng pháp đo lƣu lƣợng chia loại lƣu lƣợng kế • Khi dịng chảy có tiết diện F xác định, lưu lượng lưu tốc tỷ lệ thuận với ta có: Q = tbF ; G = tbF tb lưu tốc trung bình dịng chảy • Có nhiều phương pháp đo lưu lượng • Các phương pháp đo phụ thuộc nhiều vào đối tượng cần đo • VD: Đo lưu lượng mơi chất máng dẫn hở khác với cách đo lưu lượng ống dịng (ống dẫn chứa đầy mơi chất); đo lưu lượng dịng chảy có tốc độ siêu âm, có tốc độ nhỏ … khác hẳn nhau, số vấn đề đo lưu lượng chưa tìm cách đo hợp lý ví dụ: đo lưu lượng dòng pha, dòng nhiều pha… Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Ở ta xét phương pháp đo lưu lượng công nghiệp thường dùng giới thiệu số lưu lượng kế thường hay dùng, đồng thời đặc điểm q trình cơng nghệ nên xét phương pháp điều kiện sau: Ống dòng đường chứa chất lỏng Chất lỏng tồn pha định khơng có biến đổi khoảng cách định trước sau nơi đo Chất lỏng đồng nhất, khơng có tạp chất, tách riêng phương pháp giới lắng lọc, phân ly ly tâm … Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Tuỳ theo nguyên lý đo lưu lượng, chia loại lưu lượng kế sau: Loại giáng áp biến đổi - đo lưu lượng môi chất theo biến đổi giáng áp dòng chảy qua thiết bị tiết lưu (quy chuẩn quy chuẩn) Nếu dùng thiết bị chế tạo theo quy chuẩn phạm vi sử dụng bị hạn chế độ nhớt môi chất đường kính ống dẫn Loại sử dụng rộng rãi công nghiệp Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Loại giáng áp không đổi - đo lưu lượng theo biến đổi tiết diện dòng chảy chỗ bị thắt hẹp mà giáng áp dòng chảy chỗ khơng đổi Loại khí động - đo lưu lượng theo tốc độ dòng chảy vài điểm tiết diện đường ống dẫn máng dẫn Loại thường dùng đo chất khí Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Loại điện tử cảm ứng - đo lưu lượng theo sức điện động cảm ứng dịng mơi chất có tính dẫn điện qua từ trường Loại siêu âm - đo lưu lượng theo thời gian dao động âm dịng chảy Loại có rơto - đo lưu lượng theo tốc độ quay rôto, đĩa cánh mỏng đặt dịng chảy • Ngồi đơi cịn dùng lưu lượng kế kiểu nhiệt lượng kế, kiểu phong tốc kế nhiệt, kiểu iôn, kiểu chất đồng vị phóng xạ, v.v … Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG 4.2 LƢU LƢỢNG KẾ KIỂU THỂ TÍCH 4.2.1 Lƣu lƣợng kế kiểu Bánh Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Mỗi vịng quay hệ thống bánh chuyển lượng chất nước lần dung tích buồng đong • Ưu điểm: Mất mát áp suất dòng chảy qua lưu lượng kế nhỏ; cho phép đo chất nước có độ nhớt nhỏ lớn, chí đặc gần hồ; sai số đo tương đối nhỏ (có thể tới  0,5 ~  1,5%); chế tạo để đo nhạy đo lưu lượng lớn mà cấu tạo thể tích trọng lượng lại nhỏ tất loại lưu lượng kế khác Khuyết điểm chủ yếu khó chế tạo nên giá thành đắt kẹt bánh • Thiết kế lưu lượng kế gồm tính tốn kích thước bánh răng, dung tích buồng đong cấu truyền động đếm số Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Tín hiệu U1 đầu là: U1 = K1.1, với K1 hệ số khuếch đại • Nửa chu kỳ chuyển mạch CM nối 2b với máy phát để làm chức phát siêu âm cịn đầu 2a nối với khuếch đại làm chức thu sóng siêu âm • Góc lệch pha thu phát xác định theo công thức: Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG   l cv • Thiết bị xác định giá trị 2 chuyển đổi sang tín hiệu U2 đầu ra: U2 = K1.2 • Nếu thực phép gia cơng số liệu bình thường theo cơng thức: K 1l l l l  K  K v  v U = U2 - U1= K1 c  v c  v 2 c v c Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Nếu thực phép nghịch đảo U1 U2 thu được: cv  U1 K1l cv  U K1l 1 U    v U1 U K1l  • Rõ ràng giá trị cịn phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy v Bộ xử lý tín hiệu trước hết thực phép nghịch đảo tín hiệu nhận U1 U2 sau xác định tạo tín hiệu U đầu ra: Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG U = K2 U =  2K v K 1l = K V • Nhận tín hiệu U thiết bị thị thị giá trị lưu tốc dòng chảy đường ống • Ưu điểm lưu tốc kế siêu âm đo lưu tốc dòng chảy đường ống mà xâm nhập vào đường ống • Nhược điểm lưu tốc kế siêu âm cấu tạo phức tạp giá thành cao Khi lắp đặt đầu thu phát phải tuân thủ nghiêm ngặt theo dẫn Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG • Ví dụ: • Thiết bị UF10A hãng Dwyer, có thơng số sau: • kích thước đường kính ống đo từ 13mm-100mm • Cấp xác: 1-3% dải từ 1,6ft/sec đến 26ft/sec • Đơn vị đo: lít/giây; lít/phút; m3/giờ; feet/sec; metres/sec; gallons/phút; • Nhiệt độ môi trường hoạt động thiết bị thị: (0-45)0C • Nhiệt độ mơi trường hoạt động đầu đo: (-20100)0C • Thời gian đo: nhỏ giây Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Một vài hình ảnh lưu lượng kế kiểu siêu âm Một vài hình ảnh lưu lượng kế kiểu siêu âm Một vài hình ảnh thiết bị đo lưu lượng Innova-Vortex Mass Flow Meters Một vài hình ảnh thiết bị đo lưu lượng Một vài hình ảnh thiết bị đo lưu lượng Một vài hình ảnh thiết bị đo lưu lượng Một vài hình ảnh thiết bị đo lưu lượng More information, please access http://www.yokogawa.com/fld/FLOW/flow.htm http://www.iqsdirectory.com/flow-meters/ http://www.yokogawa.com/fld/pdf/AXF/GS01E20D01-01E.pdf http://www.instrumentsdirect.com http://www.yokogawa.com/fld/FLOW/DYF/fld-dyf-01en.htm http://www.wyattflow.com/products/venturi/bvt_01.htm http://www.imperialco.net/nozzle/nozzle.html http://www.flowsystemsinc.com/spe001.htm ... trục Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Hình 4. 5: cấu tạo cơng tơ tua bin kiểu tiếp tuyến Một vài hình ảnh Một vài hình ảnh Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG 4. 4 Đo lƣu lƣợng TB tiết lƣu 4. 4.1 SƠ LƢỢC VỀ CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH... 2300 dòng chảy rối Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG 02 3.2 kh Ý g n « Kh C0 N V0 2.8 2 .4 2.0 1.6 1.2 t 0.8 40 80 120 160 200 240 280 Hình 4. 8 : Độ nhớt động lực số khí thường gặp C Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG b) Hệ số... tiếp tuyến có đường kính 15 – 40 mm, giới hạn – 20 m3/giờ cấp xác 2, • Khơng dùng để đo chất lỏng có độ nhớt cao • Kết cấu đơn giản rẻ tiền Ch IV: ĐO LƯU LƯỢNG Hình 4. 4: cấu tạo cơng tơ tua bin