2. Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác
1.1.2.Đặc trưng của lưu chất
Mỗi lưu chất được đặc trưng bởi những yếu tố sau: - Khối lượng riêng
- Hệ số nhớt động lực - Hệ số nhớt động học
*Khối lượng riêng:
Khối lượng riêng là khối lượng của 1 đơn vị thể tích lưu chất m: khối lượng của khối lưu chất
Hình 3.1: Kh i lố ượng riêng c a nủ ước và h i nơ ướ ở ạc tr ng thái b o hòa v i các đi u ki n nhi t đ khác nhauả ớ ề ệ ệ ộ
*Tính nh tớ
Tính nhớt là tính chất chống lại sự dịch chuyển, nó biểu hiện sức dính phân tử hay khả năng lưu động của lưu chất. Đây là 1 tính chất quan trọng của lưu chất vì nó là nguyên nhân cơ bản gây ra sự tổn thất năng lượng khi lưu chất chuyển động. Khi lưu chất chuyển động, giữa chúng có sự chuyển động tương đối, nảy sinh ma sát tạo nên sự biến đổi 1 phần cơ năng thành nhiệt năng và mất đi. Tính nhớt được đặc trưng bởi hệ số nhớt động lực, hệ số này phụ thuộc vào loại lưu chất.
Có nhiều cách để đo độ nhớt, cách thức đơn giản thường được các phòng thí nghiệm ở các trường đại học sử dụng để chứng minh sự tồn tại độ nhớt và xác định giá trị là: Cho 1 quả cầu rơi trong chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực. Đo khoảng cách (d) và thời gian (t) quả cầu rơi, tính vận tốc u.
: Hệ số nhớt động lực (Pa s)
: Sự khác nhau giữa khối lượng riêng quả cầu và chất lỏng (kg/m3).
g: Gia tốc trọng trường 9,81 m/s2. r: Bán kính quả cầu (m).
u: Vận tốc rơi của quả cầu u= d/t (m/s) Đơn vị của hệ số nhớt động lực:
Pa s= Ns/m2= 103cP (centiPoise) = 10 P (Poise)
Hình 3.2: H s nh t đ ng l c c a nệ ố ớ ộ ự ủ ước và h i nơ ướ ởc tr ng thái b o hòa v i các đi u ki n nhi t đ khác nhauạ ả ớ ề ệ ệ ộ
Đ nh n m nh m i quan h gi a tính nh t và kh i lể ấ ạ ố ệ ữ ớ ố ượng riêng c a l u ch t ngủ ư ấ ười ta đ a ra h s nh t đ ng h c.ư ệ ố ớ ộ ọ
v =
v: hệ số nhớt động học, đơn vị centistokes (cSt) : Hệ số nhớt động lực.
: Khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3).
m2/s
1St = 100 cSt = 1 cm2/s = 10-4 m2/s
Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Độ nhớt của chất lỏng tăng khi nhiệt giảm và khi áp suất tăng, đối với chất khí thì ngược lại.
*Trị số Reynold (Re)
Tất cả các yếu tố đã kể trên đều có ảnh hưởng tới dòng chảy của lưu chất trong ống dẫn, người ta kết hợp chúng với nhau tạo ra 1 đại lượng duy nhất thể hiện đặc trưng của lưu chất: Trị số Reynold:
: Khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3)
D: Đường kính trong của ống dẫn lưu chất (m) u: Vận tốc của lưu chất (m/s)
: Hệ số nhớt động lực (Pa s)
1.1.3.Hiệu chuẩn khối lượng riêng
Khối lượng riêng của chất lỏng, chất khí trong môi trường đo ảnh hưởng đến phép đo lưu lượng. Thực chất khối lượng riêng thường không là một hằng số.
+ Khối lượng riêng của chất lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ. Trường hợp này để hiệu chuẩn khối lượng riêng ta chỉ cần đo nhiệt độ.
+ Khí thường là một hỗn hợp gồm nhiều thành phần. Khối lượng riêng của nó lệ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Để hiệu chỉnh sai số cần đo cả hai đại lượng này (lấy chuẩn là khối lượng riêng ở điều kiện 00C, áp suất khí quyển). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.1.4.Tr ng thái dòng ch yạ ả
N u b đi nh hế ỏ ả ưởng c a đủ ộ nh t và s ma sát v i thành ng d nớ ự ớ ố ẫ thì v n t c dòng ch y s nh nhau ậ ố ả ẽ ư ở m i v trí trên m t c t ngang c a ngọ ị ặ ắ ủ ố d n (xem hình 3.3).ẫ Hình 3.3: V n t c dòng ch y ậ ố ả (trường h p lý tợ ưởng) Tuy nhiên đó ch là trỉ ường h pợ lý tưởng, trong th c t đ nh t nhự ế ộ ớ ả hưởng đ n t c đ c a dòng ch y,ế ố ộ ủ ả cùng v i s ma sát c a ng d n làmớ ự ủ ố ẫ gi m v n t c c a l u ch t v trí g nả ậ ố ủ ư ấ ở ị ầ thành ng (hình 3.4).ố
Hình 3.4: V n t c dòng ch y v i nh hậ ố ả ớ ả ưởng c a tính nh t vàủ ớ l c ma sátự
V i tr s Reynold nhớ ị ố ỏ (Re2300), ch t chuy n đ ng thànhấ ể ộ “l p” (ch y t ng).T t c các chuy nớ ả ầ ấ ả ể đ ng xu t hi n theo d c tr c c a ngộ ấ ệ ọ ụ ủ ố d n. Dẫ ướ ải nh hưởng c a tính nh t vàủ ớ l c ma sát v i thành ng d n, t c đự ớ ố ẫ ố ộ l u ch t l n nh t v trí trung tâmư ấ ớ ấ ở ị ng d n (hình 3.5). ố ẫ Hình 3.5: Khi t c đ tăng và tr s Reố ộ ị ố
vượt quá 2300, dòng ch y tăng d nả ầ h n lo n v i càng lúc càng nhi u cácỗ ạ ớ ề dòng xoáy (tr ng thái quá đ ). V i Reạ ộ ớ t 10.000 tr lên, dòng ch y hoàn toànừ ở ả h n lo n (tr ng thái ch y r i).ỗ ạ ạ ả ố
Các khí ( tr ng thái bão hòa) vàở ạ h u h t các ch t l ng thầ ế ấ ỏ ường được v n chuy n b ng ng d n tr ng tháiậ ể ằ ố ẫ ở ạ dòng ch y r i. ả ố
Hình 3.7: Tr s Reynoldị ố