Chương 2 : HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
2.3 Đo lưu lượng
2.3.1 Lưu lượng và đơn vị đo.
- Lưu chất: có thể là chất lỏng, khí hay thậm chí trong một vài trường hợp là chất rắn ở dạng bụi.
- Lưu lượng: là lượng lưu chất chảy trong ống dẫn trong 2 đơn vị thời gian. - Đơn vị:
+ Trong hệ SI, lưu lượng thể tích tính bằng m3/s, m3/h… các đơn vị khác cũng được dung làm m3/d.
+ Đối với hệ đơn vị Mỹ, có các đơn vị gpm (gallon per minute), gpd (gallon per day).
* Trong trường hợp chất lỏng chỉ cần biết khối lượng riêng ta có thể tính lưu lượng khối lượng:
Qm = Qvρ
: là khối lượng riêng của lưu chất
* Trong trường hợp chất khí lưu lượng có thể được biểu thị bằng cách: - Trong trường hợp lưu chuyển: biểu thị bằng “ m3 thực tế “ theo các giá trị áp suất và nhiệt độ của khí xét được.
- Trong điều kiện bình thường ở 250C và 101.3 kPa: biểu thị bằng m3/s. - Trong điều kiện ở 00 và 101.3 kPa: biểu thị bằng Nm3/s.
2.3.2. Phương pháp đo lưu lượng
Để đo lưu lượng người ta dùng các lưu lượng kế. Tùy thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý hoạt động của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở:
+ Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua cơng tơ trong một khoảng thời gian xác định ∆t.
+ Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc.
+ Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc độ giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích hợp.
2.3.3. Lưu lượng kế đo lưu lượng theo thể tích
Lưu lượng kế đo lưu lượng theo thể tích làm việc trên nguyên tắc Đếm trực tiếp thể tích chất lưu đi qua buồng chứa có thể tích xác định của lưu lượng kế.
Theo cấu tạo, lưu lượng kế đo lưu lượng theo thể tích được chia ra: lưu lượng kế bánh răng, lưu lượng kế cánh.
a. Lưu lượng kế bánh răng
Lưu lượng kế gồm hai bánh răng hình ovan (1) và (2) truyền động ăn khớp với nhau (Hình 2.5a) . Dưới tác động của dịng chất lỏng, bánh răng (2) quay và truyền chuyển động tới bánh răng (1) (hình 2.5b) cho đến lúc bánh răng (2) ở vị trí thẳng đứng, bánh răng (1) nằm ngang. Chất lỏng trong thể tích V1 được đẩy
sang cửa ra. Sau đó bánh răng (1) quay và quá trình tương tự lặp lại, thể tích chất lỏng trong buồng V2 được đẩy sang cửa ra. Trong một vòng quay của cơng tơ thể tích chất lỏng qua cơng tơ bằng bốn lần thể tích Vo ( bằng V1 hoặc bằng V2). Trục của một trong hai bánh răng liên kết với cơ cấu đếm đặt ngồi cơng tơ.
b. Lưu lượng kế kiểu cánh
Hình 2.6: Lưu lượng kế kiểu cánh.
1: Vỏ, 2,4,7,8: Cánh, 3: Tang quay, 5: Con lăn, 6: Cam .
Lưu lượng kế kiểu cánh gồm vỏ hình trụ (1), các cánh (2,4,7,8), tang quay (3) và cam (6). Khi cánh (4) ở vị trí như hình vẽ, áp suất chất khí tác động lên cánh làm cho tang (3) quay. Trong q trình quay các cánh ln tiếp xúc với mặt ngồi cam (6) nhờ các con lăn (5). Trong một vòng quay thể tích chất bằng khí bằng thể tích vành chất khí giữa vỏ và tang. Chuyển động quay của tang được truyền đến cơ cấu đếm đặt bên ngồi vỏ cơng tơ.
Cơng tơ khí quay kiểu quay có thể đo lưu lượng đến 100 – 300 m3/giờ, cấp chính xác 0,25; 0,5.
2.3.4. Lưu lượng kế đo lưu lượng theo tốc độ * Nguyên lý đo
Lưu lượng kế đo lưu lượng theo tốc độ dựa trên cơng thức: Q = v.S
Trong đó: Q: Lưu lượng; v: vận tốc dịng chảy; S: diện tích tiết diện ngang ống dẫn.
Tiết diện S cho trước, đo v xác định được Q a. Lưu lượng kế tuabin hướng trục
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo lưu lượng kế tuabin hướng trục
1. bộ chỉnh dòng chảy; 2. tuabin; 3. bộ truyền bánh răng – trục vít; 4. thiết bị đếm.
Hình 2.7 trình bày sơ đồ cấu tạo của Lưu lượng kế tuabin hướng trục. Bộ phận chính của cơng tơ là một tuabin hướng trục nhỏ(2) đặt theo chiều chuyển động của dịng chảy. Trước tuabin có đặt bộ chỉnh dịng chảy (1) để san phẳng dịng rối và loại bỏ xốy. Chuyển động quay của tuabin qua bộ bánh răng – trục vít (3) truyền tới thiết bị đếm (4).
b. Lưu lượng kế tuabin tiếp tuyến
Để đo lưu lượng nhỏ người ta dùng lưu lượng kế tuabin tiếp tuyến có sơ đồ cấu tạo như hình 2.8.
Tuabin (1) của lưu lượng kế tuabin tiếp tuyến đặt trên trục quay vng góc với dịng chảy. Chất lưu qua màng lọc (2) qua ống dẫn (3) vào công tơ theo hướng tiếp tuyến với tuabin làm quay tuabin. Cơ cấu đếm liên kết với trục tuabin để đưa tín hiệu đến mạch đo.
Cơng tơ kiểu tiếp tuyến với đường kính tuabin từ 15 – 40 mm có phạm vi đo từ 3 – 20 m3/giờ, cấp chính xác 2;3.
Trong chương trình này ta khơng xét đến Lưu lượng kế đo lưu lượng theo độ giảm áp suất.