Giáo trình đo lường nhiệt part 8 pptx

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -99- chong (bánh răng, rôto) của lu lợng kế đợc dẫn về làm quay bánh răng của bộ tích phân, bánh răng này đợc quay và truyền dẫn chuyển động cho các bánh răng ở phía sau. Tỷ số truyền của các bánh răng phía sau đều là 10/1 nên số đọc đợc trên bộ tích phân là con số theo hệ thập phân. Cáp chỉ số có thể dùng kim chỉ trên mặt chia độ đứng yên có vạch chia từ 0 ữ 9, dùng mặt chia độ quay để chỉ số đi qua ô cửa hoặc dùng hộp số gồm các mặt số hình trụ, số đọc là số nằm trên đờng thẳng tại vạch. * Bộ tích phân kiểu li hợp điện từ : * Khi có dòng điện 1 chiều chạy qua cuộn dây thì lõi sắt 1 biến thành nam châm hút gông 2 vào và kéo gông 2 quay làm quay hộp số. Động cơ thuận nghịch 3 làm lõi sắt 1 và các vòng xuyến 4, 5, 6 quay với vận tốc 3 vòng/ phút (vòng 4 chia làm 2 nửa cách điện nhau), vị trí của chổi quét phía trên cố định còn vị trí chổi dới thay đổi tùy theo lu lợng Q. Nếu Q = 0 thì 2 chổi quét nằm 2 nửa riêng biệt không có dòng điện, còn nếu Q 0 thì chổi dới lệch đi 1 góc tỷ lệ thuận với Q (có lúc 2 chổi cùng nằm trên nửa vòng xuyến (có điện)), Q càng lớn thì thời gian 2 chổi nằm trên nửa vòng xuyến càng dài => dòng qua 1 càng lâu => hộp số hoạt động cũng lâu. Các vòng xuyến 5 và 6 đều dùng các chổi quét dặt cố định, chúng chỉ có nhiệm vụ đa dòng điện vào ra khỏi cuộn dây đặt trên lõi sắt 1 đang quay liên tục. Mạch R - 2345 Q 1 2 3 4 5 6 ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -100- C đợc dùng để khử các tia lửa sinh ra khi các chổi trên vòng xuyến 4 đóng hoặc ngắt mạch dòng điện. Cầu chỉnh lu làm nhiệm vụ cung cấp điện. 4.4.5. Chia độ và kiểm tra thang chia độ của lu lợng kế kiểu hiệu áp kế - Ngời ta kiểm tra bằng áp kế chữ U : Ta tạo giáng áp bằng giáng áp khi chia độ (h cđ ) thì trên đồng hồ chỉ giá trị Q gọi là Q kt và ta so sánh với Q cđ (suy ra từ h cd ), h cd xác định theo các giá trị đã biết : max 2 max cd cd cd h Q Q h = Thay đổi áp suất của bơm ta tìm đợc Q kt khác. Sai số tơng đối theo giáng áp là: %100. )( max 1 1 cd Ktcd h hh = %100. )( max 2 2 cd Ktcd h hh = (h kt đợc đọc trên bảng chữ U khi cho kim đồng hồ nằm ở Q kt ). Mỗi thang chia độ phải kiểm tra 6 vạch trở lên, trong đó có giá trị max và min. Kiểm tra chỉ số của bộ tích phân thì kiểm tra với giá trị ( 30 ữ 50)% Q cđ . Q hcd Hg Bồm ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -101- 4.4.6. Lắp đặt hiệu áp kế và đờng dẫn tín hiệu áp suất Độ chính xác do lu lợng liên quan mật thiết với tình trạng lắp đặt hiệu áp kế và đờng dẫn tín hiệu áp suất. - Hiệu áp kế phải đặt những nơi sạch sẽ không có chấn động, tiện theo dõi việc quản lý và vận hành, môi trờng xung quanh phải có nhiệt độ và độ ẩm đúng qui định. - Lắp đờng tín hiệu áp suất cần đảm bảo đúng trị số giáng áp, cần có đủ trang bị cần thiết để bảo dỡng, thông rửa đờng ống tín hiệu và kiểm tra hiệu áp kế tại hiện trờng. - Đờng kính phải thích hợp với ống dài, ống dẫn tính hiệu không nên dài quá để tránh chậm trễ và không nhỏ hơn 3m. Thờng dùng ống có d>10mm và dài L<50m a/ Đo chất nớc : Nên đặt hiệu áp kế (HAK) thấp hơn cửa tiết lu (TL) để tránh khí thoát ra từ chất nớc lọt vào đờng dẫn tín hiệu và HAK. Trờng hợp đơn giản không cần chính xác lắm ta lắp theo sơ đồ sau : Nếu trờng hợp bắt buộc phải đặt HAK cao hơn cửa TL thì ở cửa cao nhất phải có bình thu khí và van xả. Hai bên cửa TL cần có ống chữ U để tránh khí lọt vào đờng tín hiệu và HAK. Q 45 o Q 45 o ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -102- Nếu trờng hợp ống thẳng đứng : Phải đặt bình thu khí và van xả khí tại điểm cao nhất của đờng ống. Phải có van xả cạn của đờng ống. Nếu môi chất đo có nhiệt độ cao thì phải cần tìm cách giữ nhiệt độ 2 ống nh nhau. b/ Đo hơi nớc: - Đờng ống dẫn tín hiệu. - Dùng bình cân bằng nớc đọng đặt hai bên cửa tiết lu ống nối với cửa tiết lu phải ống thẳng có đờng kính d > 10 mm và càng ngắn càng tốt (không có van). Q Q Thờn g nên đặt hiệu á p thấ p hơn cửa thoát lu để khí khôn g lọt vào đờng tín hiệu. Nên lấy tín hiệu khoảng 45 o so với đờn g thẳn g đứn g để tránh cặn, 2 đờng ống phải nằm sát nhau để tránh ảnh hởng của nhiệt độ. Nếu ốn g tín hiệu cần đặt n g hiên g thì góc nghiêng > 45 o . ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -103- c/ Đo chất khí: - Tốt nhất đặt HAK cao hơn cửa TL. Đờng lấy tín hiệu ở trên. - Nếu áp kế đặt dới thì phải có van xả nớc đọng ( ) Cũng nh trên phải đảm bảo có nhiệt độ 2 đờng ống bằng nhau và tránh nớc đọng trong đờng tín hiệu. d/ Cách ly môi chất cần đo với môi chất hiệu áp kế : Dùng khi đo các chất ăn mòn ta phải dùng các bình cách ly. - Nếu chất cần đo có m/c < hak (của môi chất HAK) thì ta cho thêm chất có > m/c -Nếu m/c > hak thì ngợc lại. 4.5. LƯU LƯợNG Kế Có GIáNG áP KHÔNG ĐổI Q mc hak mc hak mc hak ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -104- 4.5.1. Rôtamét k- hệ số phụ thuộc vào dòng chảy = f (Re). k - vận tốc trung bình của dòng tại khe hở. n- số mũ phụ thuộc vận tốc. F b - tiết diện mặt bên của phao. Khi phao cân bằng ta có : G + N = F + W Do lực N và W rất nhỏ nên thờng bỏ qua => V p . p . g = ( P 1 - P 2 ) . f p => P Vg f PP P = = const Kết luận: a/ Nguyên lý : Bộ phận chính của rôtamét g ồm 1 ốn g hình nón cụt đặt thẳn g đứn g bên tron g có phao. Phao có đờng kính < đờng kính tron g của ốn g nên có thể tự do chu y ển độn g lên xuốn g khi bị dòn g môi chất đẩ y lên và p hao p hải nằm đún g ở tâm. Khi đo lờn g p hao bị dòn g chả y đẩ y lên đến một vị trí nào đó, đá y khe hở g iữa p hao và ốn g hình nón có tiết diện sao cho lực do mất mát áp suất dòn g chả y sinh ra và lực tác dụn g lên p hao cân bằn g với trọn g lợng của phao ở trong môi chất. Giả sử phao có thể tích V p . Tiết diện lớn nhất của phao là f p . Trọng lợng riêng trung bình p trọng lực tác dụng lên là G => G = V p . p . g . Lực tác dụng lên phao do mất mát áp suất là : F = ( P 1 - P 2 ) .f p . N g oài ra còn lực tác độn g do vận tốc của dòng : W = p f 2 . 2 - vận tốc của dòng. - hệ số cản trở p hụ thuộc kích thớc của p hao. Lực ma sát N = b n k Fk P 1 G F N P 2 W ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -105- Giáng áp trớc và sau phao không phụ thuộc vào lu lợng dòng chảy. Ngời ta thiết kế với dụng cụ đo ứng với lu lợng ban đầu Q 0 => tiết diện của dòng f ko nào đó => P = P f G là hằng số . Khi lu lợng Q tăng lên => đẩy phao lên => có f k tơng ứng. Chú ý: Q = p p pk F gVf . 2. - hệ số lu lợng. Nếu = const => Q tỷ lệ với f k Trong thực tế thớc chia độ là đều vì ta đã xem = const. Lu lợng còn phụ thuộc vào môi chất cần đo ( ) nên khi thay đổi môi chất cần phải chia độ lại hoặc thêm hệ số bố chính (thờng ta khắc độ cho nớc hoặc không khí ) Cấu tạo: ống hình nón có thể bằng thủy tinh hay kim loại có độ dốc tg = 1: 100 Với ống thủy tinh hạn chế với áp suất P < 5 KG/cm 2 ; t < 100 o C. Với ống kim loại thì dùng đo thông số cao hơn nhiều nhng phải có thêm cơ cấu để nhìn thấy phao hay biết đợc vị trí của phao. Phao có thể làm bằng thép, nhôm, đồng và hình dạng có nhiều loại, chúng thờng có các rãnh xoắn và dạng tròn xoay để phao luôn ở giữa dòng chảy. 4.5.2. Lu lợng kế piston Nguyên lý làm việc: Dòng chảy đi qua tiết diện chữ nhật. Dòng chảy đẩy piston => Q = K.X Các quả cân dùng để thay đổi khối lợng. Lu lợn g kế p iston đo dán g á p khôn g đổi thờn g khôn g có thớc chia độ mà chu y ển q ua tín hiệu điện. ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -106- Loại này dùng đo những chất có lớn nh dầu, nhờn, dầu đen áp suất đến 10 KG/cm 2 và t = 100 o C. Thờng lắp ở các ống ngang trớc và sau có đoạn ống thẳng dài. Lu lợng kế có thể đo đợc : Q = 400 ữ 4000 kg/h. Xi lanh đợc làm mát bằng cách bên ngoài có cánh tán nhiệt. 4.6. MộT số LƯU LƯợNG Kế ĐặC BIệT 4.6.1. Lu lợng kế kiểu nhiệt điện a/ Lu lợng kế kiểu nhiệt lợng kế: Nguyên lý: đốt nóng dòng khí bằng nguồn nhiệt có công suất không đổi. => Nhiệt lợng nhận đợc Q t = G.C p .( t 1 - t 2 ) và Q t = K .U .I K : là đờng lợng nhiệt công. Q t = G. C p . ( t 1 - t 2 ) = K . U . I = K . I . R )(. . )( 21 2 21 2 ttCR UK ttG RIK G PP = = => G = f( t 1 - t 2 ) Thờng t = t 1 - t 2 = 1 ữ 2 o C Cách này có thể đạt độ chính xác đến 0,5% và thờng để đo lu lợng rất nhỏ với ống có đờng kính d = ( 2 ữ 3 )mm, đặc tính động xấu và cấu tạo lắp ráp cần chính xác (ít sử dụng trong thực tế). Nhiệt kế điện trở ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -107- b/ Lu lợng kế kiểu dẫn nhiệt ( tốc kế gió ) Cấu tạo: 1, 5. là các thanh thép 2. Sợi đối ( d = 0,05 mm ) bằng hợp kim Ni - Cr 3. Cặp nhiệt 4. Thanh đỡ ( cách điện bằng caosa ) 6. Ampekế 7. Biến trở 8. Nguồn điện Nguyên lý : dựa vào dòng nhiệt do dòng khí nhận - Dùng nguồn 8 đốt sợi đốt 2 và dùng cặp nhiệt đo nhiệt độ của sợi đốt 2 và tìm độ sai lệch mất mát do gió lấy đi so với lý thuyết => đo đợc vận tốc gió. - Loại này ít sử dụng 4.6.2. Lu lợng kế kiểu điện từ Nguyên lý: Dựa vào tính chất các chất lỏng cũng dẫn điện nh dây dẫn, do vậy khi chất lỏng chuyển động trong điện trờng thì sẽ sinh ra một sđđ cảm ứng và sđđ này có quan hệ với lu lợng à 4 2 QB D E = B : cảm ứng từ. à : hệ số ứng từ. Thờng ta sử dụng các từ trờng là từ trờng xoay chiều để trách hiện tợng phân cực. Đặc điểm loại này là không có quán tính nên tiện dùng đo thiết bị tự động, 7 8 5 2 6 1 4 3 N S BKĐ ống dẫn làm bằng vật liệu không dẫn từ v tb ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -108- mất mát áp suất nhỏ có thớc chia độ đều và phạm vi đo rộng => có thể đo đợc lu lợng rất nhỏ. Nhợc điểm: Bộ phận đo phức tạp, bộ khuếch đại cần có hệ số khuếch đại lớn do đó không trực tiếp đo đợc lu lợng lớn và tốn điện năng. Thờng dùng đo những chất lỏng dẫn điện tốt nh : xút, axít, đờng, bột giấy và đo máu trong y học. 4.6.3. Lu lợng kế siêu âm Nguyên lý: Dựa vào sóng siêu âm để suy ra lu lợng. Loại này cho dùng trong công nghiệp và mới dùng để đo những khí dễ nổ. 1- Máy phát sóng siêu âm. 2- Dụng cụ đo pha. 3- Đồng hồ xác định độ lệch pha. 4- Bộ khuếch đại. A- Bộ phát và B- là bộ thu 4.6.4. Lu lợng kế dùng đồng vị phóng xạ Dùng đo những dòng khí có nhiệt độ và áp suất quá cao 2, 3 - tấm điện cực. 1 - ống dẫn. E : Nguồn điện A : Đồng hồ để đo dòng Trên bản cực 3 ngời ta quét lớp chất phóng xạ khi phóng xạ => dòng khí dẫn điện đợc đo bằng đồng hồ => đo đợc vận tốc khí. Khi lợng phóng xạ giảm dần => độ chính xác kém. BA L 1 2 4 3 E 1 2 3 A [...].. .ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 CHƯƠNG 5 : - 109 - ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT Trong thực tế thờng phải đo mức cao của mặt phân giới nhiên liệu thể nớc hoặc nhiên liệu thể rắn ở dạng hạt, để biết đợc rõ số lợng trong bình chứa nhằm bảo đảm kế hoạch sản xuất Tùy theo phơng pháp đo và cấu tạo của đồng hồ mà có thể chia dụng cụ đo mức cao thành nhiều loại khác nhau Có các phơng pháp để đo mức cao chủ... 5.1.3 Phơng pháp đo dùng áp kế Để đo mức chất lỏng ngời ta dùng áp kế vi sai (hiệu áp kế) khắc độ theo đơn vị chiều dài khi đo mức trong bình có áp ngời ta đặt thêm các bình cân bằng để tiện lợi cho việc tính toán Để giảm sai số đo ngời ta dùng sơ đồ đo có bình cân bằng chất lỏng trong đó không Hồi ngừng đốt nóng bởi hơi và Bỗnh cỏn bũng nhiệt độ chất lỏng xem bằng nhiệt độ trong buồng đo, mực nớc trong... 0 t t t = r 0 h 0 r h ọ H b phụ thuộc nhiệt độ môi chất Điều kiện : Dù cho môi chất trong bình thay đổi nhiệt độ thì t phải giữ 1 giá trị xác định thì phép đo mới chính xác Thay ống chữ U bằng áp kế một ống thẳng Trờng hợp f b H g = o h g b H o h = = b H o Trờng hợp cần đo mức nớc ở những bình cao hoặc xa thì ta phải đa tín hiệu đến nơi làm việc r : độ chênh mức chất lỏng trung gian ban đầu Trờng hợp đầu : Nhánh trái : bHo + Ho + rt Nhánh phải : (Ho + H + r )o r = H o o b t o Độ trên áp tơng ứng : P = r ( t o ) g ọ - 111 - ĐO LƯờNG NHIệT. .. khí (dùng phao) - Phơng pháp bằng thủy tinh (bình thông nhau) - Phơng pháp cột áp (đo hiệu áp giữa bình cần đo và bình chuẩn nào đó) - Phơng pháp khí nén (sử dụng áp suất của chất khí khác để thổi vào bình cần đo) Ngoài ra còn có các phơng pháp gián tiếp khác nh phơng pháp dùng nồng độ phóng xạ và phơng pháp điện dung 5.1 ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT BằNG PHƯƠNG PHáP TIếP XúC 5.1.1 Phơng pháp cơ khí Phao thả... thả nổi trên mặt chất nớc nên vị trí của phao phản ánh mức cao của chất nớc Đây là một trong những dụng cụ đo đơn giản nhất và cũng đợc sử dụng sớm nhất - Trờng hợp bình không có áp lực: loại này là loại đơn giản nhất min - Khi bình có áp lực : Ta cũng dùng phao dùng cho bình có áp suất sai số đo cần giảm đến mức tối thiếu do có lực ma sát Nguyên lý làm việc: Phao thờng làm bằng kim loại rỗng, khi mức... lỏng trong đó không Hồi ngừng đốt nóng bởi hơi và Bỗnh cỏn bũng nhiệt độ chất lỏng xem bằng nhiệt độ trong buồng đo, mực nớc trong ống nhỏ và bình bằng nhau : b o sai lệch do nhiệt 0 óỳn aùp kóỳ Sơ đồ nối áp kế vào hệ thống đo Tờn hióỷu õi . dùng đo thiết bị tự động, 7 8 5 2 6 1 4 3 N S BKĐ ống dẫn làm bằng vật liệu không dẫn từ v tb ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -1 08- mất mát áp suất nhỏ có thớc chia độ đều và phạm vi đo rộng. bằng caosa ) 6. Ampekế 7. Biến trở 8. Nguồn điện Nguyên lý : dựa vào dòng nhiệt do dòng khí nhận - Dùng nguồn 8 đốt sợi đốt 2 và dùng cặp nhiệt đo nhiệt độ của sợi đốt 2 và tìm độ sai. thờng để đo lu lợng rất nhỏ với ống có đờng kính d = ( 2 ữ 3 )mm, đặc tính động xấu và cấu tạo lắp ráp cần chính xác (ít sử dụng trong thực tế). Nhiệt kế điện trở ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG