do luong 2003

bao cao do luong nhiet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM



BÀI BÁO CÁO

BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG NHIỆT.

ĐỀ TÀI: CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG.

GVHD: Đoàn Minh Hùng.

SINH VIÊN THỰC HIỆN :

1 Nguyễn Văn Hương

ĐẶT VẤN ĐỀ

NỘI DUNG

1 Đồng hồ đo lưu lượng theo phương pháp dung tích.

2 Đồng hồ đo lưu lượng khí.

3 Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng

4 Lưu lượng kế kiểu nhiệt điện

5 Đồng hồ đo lưu lương kiểu chênh áp.

6 Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm.

7 Lưu lượng kế kiểu pittông.

8 Đồng hồ đo Vortex (dòng xoáy).

9 Đồng hồ đo lưu lượng tuabin.

10.Lưu lượng kế kiểu diện từ.

11.Rotamet

12.Đo lưu lượng theo kiểu giáng áp của thiết bị tiết lưu.

KẾT LUẬN

 Việc đo lường chính xác lưu lượng dòng môi chất (khí, hơi, chất lỏng)

là cực kỳ quan trọng trong nhiều nhà máy cũng như trong quy trình sản xuất hóa chất/năng lượng và nguồn năng lượng/thực phẩm/nước giải khát/dược phẩm/giấy/hạt nhân/…Vì vậy nhiều thiết bị đo đã được phát triển để đo và kiểm soát dòng môi chất Trong bài thuyết trình này, chúng ta tìm hiểu các loại đồng hồ đo và các thiết bị tiết lưu để giải quyêt vấn đề trên

 Lưu lượng kế là cảm biến đo không thể thiếu để đo lưu lượng của chất khí, chất lỏng, hay hỗn hợp khí-lỏng trong các ứng dụng công nghiệp như thực phẩm-nước giải khát, dầu mỏ- khí đốt, hóa chất-dược phẩm, sản xuất giấy, điện, xi măng … Trên thị trường, các loại lưu lượng kế rất đa dạng và luôn sẵn có cho bất kỳ ứng dụng công nghiệp hay dân dụng nào Việc chọn lựa cảm biến đo lưu lương loại nào cho ứng dụng

cụ thể thường dựa vào đặc tính chất lỏng (dòng chảy một hay hai pha,

độ nhớt, độ đậm đặc, …), dạng dòng chảy (chảy tầng, chuyển tiếp, chảy hỗn loạn, …), dải lưu lượng và yêu cầu về độ chính xác phép đo Các yếu tố khác như các hạn chế về cơ khí và kết nối đầu ra mở rộng cũng sẽ ảnh hưởng đến quyết định chọn lựa này

 Nói chung, độ chính xác của lưu lượng kế còn phụ thuộc vào cả môi trường đo xung quanh Các ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ, chất

lỏng/khí hay bất kỳ tác động bên ngoài nào đều có thể ảnh hưởng đến kết quả đo

Định nghĩa lưu lượng

Là lượng vật chất (hoặc năng lượng) được vận chuyển đi trong một đơn vị thời gian

Đơn vị lưu lượng

Là đơn vị dẫn xuất, thông thường hay dùng Kg/s, Kg/h, Kg/ph, tấn/giờ, l/s, m3/h…

Các đơn vị dùng đo lưu lượng được sử dụng ở các nước khác:

1 gallon mỗi phút (gpm) = 231 (inch3/phút)

1 ĐO LƯU LƯỢNG THEO PHƯƠNG PHÁP DUNG TÍCH

Chất lỏng vào phía bên trái đồng hồ, và

đập vào đĩa được gắn trên đó, để dòng chất

lỏng xuyên qua đồng hồ và đĩa phải chuyển

động để cả hai phía đỉnh và đáy đều chạm

vào thành của lưu lượng kế

Khi mà đĩa chuyển động thì thể tích của chất lỏng được hiển thị thông qua

bánh răng và bộ đếm được gắn với đĩa động Loại đồng hồ đĩa động này cho

kết quả với sai số là 1%.

Hình 3

1.2 LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU CÁNH QUAY (CÁNH TRƯỢT)

Những cánh quay sẽ quay sao cho nó tiếp xúc với vỏ của đồng hồ Trục của bánh lệch tâm được nối với bộ đếm để ghi nhận thể tích của dòng chất lỏng đã di chuyển qua Độ sai số của dụng cụ đo loại này là 0.5%, và tương đối chính xác đối với chất lỏng có độ nhớt lớn

Hình 4

1.3 LƯU LƯỢNG KẾ DẠNG BÁNH CÔNG TÁC

Đây là loại dụng cụ đo cả chất khí và lỏng Những bánh công tác và vỏ được gia công kỹ để chúng tiếp xúc với nhau Bằng cách này chất lỏng vào sẽ phải

di chuyển giữa hai bánh và được truyền ra ngoài, kết quả là làm cho bánh công tác quay Số vòng quay của roto được tập hợp lại để xác định thể tích của dòng chất lỏng

Hình 6

1.4 LƯU LƯỢNG KẾ ĐO CHẤT LỎNG (KIỂU BÁNH RĂNG)

Độ chênh áp suất của dòng chảy khi qua lưu

lượng kế là:

- Ở vị trí như bánh răng 1 thì các lực cân

bằng nhau nên không tạo được

moment quay để làm bánh răng 1

chuyển động

- Ở vị trí như bánh răng 2 thì moment

quay do P1 tạo nên lớn hơn moment

quay do P2 tạo nên, bánh răng 2 sẽ

quay theo chiều tác dụng của P1 và

kéo bánh răng 1 quay theo

- Lúc này bánh răng 2 là bánh chủ động,

- Ưu điểm: Tổn thất áp suất của dòng chảy khi qua lưu lượng kế khá nhỏ, cho phép đo được các chất lỏng có độ nhớt nhỏ hoặc rất lớn; sai số đo tương đối nhỏ ( có thể khoảng 0,3-1,5%).

- Nhược điểm: Khó chế tạo nên giá thành đắt

Hình 7

2 ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯỢNG KHÍ.

Các bánh quay có dạng số 8 không ăn khớp nhau bằng bánh răng mà tiếp xúc nhau theo mặt trụ ở bên cạnh

Ở lưu lượng định mức thì tốc độ của roto có thể tới 1000 vòng/phút hoặc lớn hơn

Trong công nghiệp thường dùng loại có lưu lượng định mức là 6 m3/h, nếu cần đo lưu lượng lớn hơn thì người ta chia dòng khí thành nhiều nhánh

có lưu lượng không quá 6 m3/h và dùng lưu lượng kế trên để đo lưu lượng

các nhánh Lưu lượng kế có kích thước tương đối không lớn nhưng hiệu quả

rất cao

3 ĐO LƯU LƯỢNG KHỐI

Đồng hồ đo lưu lượng khối GF90

Lưu lượng khối lượng Là lượng vật chất

tính theo khối lượng chuyển động qua tiết

diện dòng đang xét trong một đơn vị thời

4 LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU NHIỆT ĐIỆN.

Lưu lượng kế kiểu nhiệt điện hầu hết sử dụng để đo lưu lượng của các khí sạch và hiếm khi sử dụng với các chất lỏng Nguyên lý hoạt động dựa trên việc đặt 1 lượng nhiệt nhỏ vào dòng quá trình và sử dụng độ thay đổi nhiệt độ và giá trị nhiệt độ đặc trưng của vật liệu quá trình để tính toán lưu lượng khối lượng Nhiệt đặc trưng là lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của mỗi đơn vị khối lượng vật chất lên 1 độ C Có 2 phương pháp cơ bản để đo lưu lượng khối lượng :

Đưa vào một lượng nhiệt không đổi và sử dụng độ thay đổi nhiệt độ tổng hợp để tính lưu lượng

Thay đổi lưu lượng nhiệt đầu vào để giữ cho độ sai lệch nhiệt độ giữa

2 cảm biến là không đổi Lưu lượng khối lượng có thể được tính bằng cách

đo nhiệt cần thiết để duy trì độ sai lệch nhiệt độ là không đổi

5 ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯƠNG KIỂU CHÊNH ÁP.

Cảm biến hoạt động dựa vào sự giới hạn sử dụng một yếu tố đó là khi chát lỏng có lưu lượng thể tích không đổi bị buộc đi qua một vùng giới hạn, vận tốc dòng chảy khi đó sẽ tăng lên để đảm bảo cùng một lượng chất lỏng đi qua trong cùng một khoảng thời gian

Sự thay đổi vận tốc làm giảm áp suất tĩnh nơi mà dòng chảy tăng tốc Áp suất trên mỗi phía của vùng giới hạn có thể đo được nhờ sử dụng đồng hồ đo áp suất hoặc thiết bị cảm biến áp suất sai lệch Một đồng hồ đo áp suất đặt trước vùng giới hạn và cái còn laị đặt nơi dòng chảy hẹp nhất và có vận tốc cao nhất Vận tốc dòng chảy có thể tính toán từ việc đo áp suất chênh lệch nếu đặc tính của vật chất chảy qua ống là biết trước.

6 ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯỢNG SIÊU ÂM.

 máy phát sóng siêu âm 1

Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm thường được sử dụng để đo nước thải

và các loại chất lỏng bẩn khác và bùn, là những yếu tố thường làm hỏng thiết bị cảm biến truyền thống Nguyên tắc hoạt động cơ bản dựa trên sự dịch chuyển tần số (Hiệu ứng Doppler) của một tín hiệu siêu âm khi nó được phản xạ bởi những hạt lơ lửng hoặc bọt khí (không liên tục) khi chuyển động

7 LƯU LƯỢNG KẾ KIẾU PITTÔNG.

Khi cần đo lưu lượng các chất lỏng như dầu, mazút, sản phẩm dầu mỏ…

Người ta thường dùng lưu lượng kế kiểu pittông Cũng có những lưu lượng kế nhiều pittông nhưng thông thường chỉ dùng có loại có 1 pittông, sai

8 ĐỒNG HỒ ĐO VORTEX (DÒNG XOÁY).

Ưu điểm chính của đồng hồ này là độ nhạy thấp khi có biến đổi của các điều kiện quá trình và mức độ bị ăn mòn th ấp so với loại đồng hồ đo tua bin Bên cạnh đó, chi phí bảo trì và chi phí ban đầu thấp Vì những lý do

trên, người ta thường sử dụng đồng hồ loại này Đồng hồ Vortex không cần chọn công suất

10 LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU ĐIỆN TỪ

9 THIẾT BỊ ĐO KIẾU TURBINE.

Một loại thiết bị đo lưu lượng cũng khá phổ biến đó là thiết bị đo kiểu Turbine Khi lưu chất chuyển động qua thiết bị, gây ra lực làm quay cánh nhỏ của Turbine, Trên thân của Turbine có gắn nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ tính khi quay các cánh Một thiết bị dùng để bắt tính hiệu sóng được gắn trên thân ống để xác định vòng xoay của cánh Turbine Lưu lượng thể tích được xác định theo số vòng xoay của cánh, tổng xung phát ra

sẽ xác định tổng lưu lượng

Q=F/K

f tần số xung

K hệ số lưu lượng, phụ thuộc lưu tốc và vận tốc lưu chất

Đồng hồ tua bin là đồng hồ rất chính xác (0,5% thông số đọc) và có thể dùng cho chất lỏng sạch và chất lỏng có độ nhớt cao- lên tới 100 centistoc Bộ phận đầu vào của đồng hồ loại này cần một ống thẳng có đường kính tối thiểu Φ 10 ở bộ phận đầu vào Tín hiệu đầu ra thông dụng nhất là các tần số hình sin hoặc vuông, nhưng bộ xử lý tín hiệu đầu ra có thể đặt ở phần trên của đồng hồ đo để cho đầu ra dưới dạng analog và có thể chống cháy nổ

Máy đo lưu lượng kiểu từ trường không có bộ phận chuyển động Hai cuộn dây từ được đặt đối diện nhau trong một ống cách ly, tạo ra một từ trường qua đường kính ống Điện áp tạo ra khi vật liệu dẫn điện chạy qua ống đó được đo bởi các điện cực cảm biến lắp trên thành ống Các cảm biến chuyển đổi điện áp này thành tín hiệu điện ngõ ra tỷ lệ thuận với lưu lượng thể tích.

Lưu lượng kế điện từ đo vận tốc có độ chính xác đáng kể, tiếp cận được với độ chính xác của các thiết bị đo vị trí

Chúng thường được sử dụng khi ứng dụng đo lưu lượng trong khoảng thời gian tương đối dài

Độ chính xác của lưu lượng kế điện từ là 0.5% của giá trị đo (trong khoảng từ 0.1 tới 10m/s) Một số nhà cung cấp cho biết rằng vẫn có thể đạt được độ chính xác tới 0.1%

11 ROTAMET

Nguyên lý đo lưu lượng của rotamet

- Bộ phận chính của ratomet gồm một ống hình nón cụt nằm thảng đứng bên trong có một phao Ống hình nón có đầu lớn ở bên trên, đầu nhỏ ở phía dưới

- Phao có đường kính nhỏ hơn nằn trong ống nên có thể lên xuống tự do khi

bị dòng môi chất đẩy theo chiều từ dưới lên

Cấu tạo của các bộ phận chính:

Ống hình nón có thể làm bằng thủy tinh hay kim loại

- Rotamet ống thủy tinh thường dùng cho áp suất không quá 5KG/cm2, nhiệt

độ không quá 1000C, nếu dùng thủy tinh chất lượng tốt thì có thể dùng ở nhiệt độ cao hơn Trên ống thủy tinh có thước chia độ từ 0_100%

- Rotamet ống kim loại có thể dùng cho các môi chất có nhiệt độ và áp suất rất lớn Việc chế tạo cũng đảm bảo chính xác hơn là ống thủy tinh

12. ĐO LƯU LƯỢNG THEO GIÁNG ÁP CỦA THIẾT BỊ

TIẾT LƯU.

1 Nghiên cứu sự tiết lưu của dòng chảy

2 Sơ lược về cấu tạo và đặc tính của loại thiết bị tiết lưu qui chuẩn

Nghiên cứu sự tiết lưu của dòng chảy

Thiết bị tiết lưu là những vật đặt trong đường ống làm dòng chảy có hiện tượng thu hẹp cục bộ vì tác dụng của lực quán tính và lực ly tâm Kết quả của sự thu hẹp dòng chảy làm tăng lưu tốc ở tiết diện dòng chảy bị thu hẹp, sự tăng động năng đó kèm theo sự giảm thế năng nên áp suất tĩnh ở tiết diện đó giảm đi, hay phía trước và phía sau vật chắn tiết lưu có một độ chênh

áp phụ thuộc lưu lượng dòng chảy và cấu tạo thiết bị tiết lưu

Thiết tiết lưu qui chuẩn là những thiết bị tiết lưu mà quan hệ giữa lưu lượng và giáng áp hoàn toàn có thể dung phương tính toán để xác định Đó là vòng chắn tiết lưu( cửa nghẽn)., ống phun và ống venturi qui chuẩn

SƠ LƯỢC VỀ CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỦA LOẠI THIẾT

BỊ TIẾT LƯU QUI CHUẨN.

Vòng chắn tiết lưu là một tấm mỏng giữa có lỗ tròn cùng tâm với tâm đường ống Dòng chảy qua vòng chắn tiết lưu bị thu nhỏ dần dần mãi đến một đoạn ở phía sau mới đạt tới tiết diện nhỏ nhất, tiếp đó lại dần dần loe rộng đến khi bằng tiết diện

đường ống Tình trạng dòng chảy được biểu diễn như hình

Ống phun là thiết bị tiết lưu có cửa vào thu hẹp dần và cửa ra là một hình trụ tròn, tổn thất áp suất và năng lượng giảm đi rất nhiều so với vòng chắn tiết lưu

Thiết bị tiết lưu phải làm bằng vật liệu không bị môi chất ăn mòn hoặc làm rỉ, nếu dùng cho hơi nước hoặc khí thì vật liệu thường dùng là thép không rỉ, nếu dùng cho môi chất không có tính ăn mòn thì dung đồng vàng hay đồng thau

Nguyên lý đo lưu lượng bằng thiết bị tiết lưu.

Dòng chảy khi qua thiết bị tiết lưu sẽ bị thu hẹp lại, tại các tiết diện bị thu hẹp

đó, dòng chảy có tốc độ lớn hơn nhưng áp suất lại nhỏ hơn so với không có tiết lưu

Sự chuyển hóa giữa thế năng và động năng của dòng chảy khi qua cửa tiết lưu tuân theo luật bảo toàn năng lượng

Nhờ đo được chênh áp Δp Tiết diện của tiết lưu

F0, trọng lượng riêng của môi chất ta sẽ tính được Q

Đo lưu lượng đóng một vai trò quan trọng, không chỉ vì nó phục vụ cho mục đích kiểm kê, đo đếm mà còn bởi vì ứng dụng của nó trong hệ thống

tự động hóa các quá trình sản xuất Chính vì vậy việc hiểu rõ về phương pháp

đo, cũng như nắm vững các đặc tính của thiết bị đo lưu lượng là điều hết sức cần thiết

Ngoài ra trong cac quá trình nhiệt thường đòi hỏi phải luôn luôn theo dõi lưu lượng môi chất Đối với thiết bị truyền nhiệt và thiết bị vận chuyển môi chất thi lưu lượng môi chất trực tiếp đặc trưng cho năng lực làm việc của thiết bị Vì vậy nhờ các thiết bị đo lưu lượng mà ta có thể trực tiếp phán đoán được phụ tải của thiết bị và tình trạng làm việc của thiết bị giúp đảm bảo về

mặt an toàn và kinh tế