Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






В) Кондуктометрический метод измерения влажности твердых тел



Непосредственное измерение уровня с применением техмонорметров

В датчиках обязательно применение уравнительного сосуда небольшого уровня заполненного той же жидкостью, что и в резервуаре, где контролируют давление.

 

1-уравнительный сосуд, 2-контролируемый сосуд, 3- дифмонометр

Давление в одном сосуде постоянно т.к. Н0 постоянно, во втором – давление зависит от уровня в сосуде 2, поэтому показания зависят толь от уровня в сосуде 2. Эта схема контролируемого давления в открытых резервуарах, изменение атмосферного давления не вызывает погрешности.

в)Электрические уровнемеры. По принципу действия делятся на емкостные (измерители и сигнализаторы уровня) и омические (сигнализаторы уровня) Емкостные уровнемеры

1- металлический корпус

2- электрод (металлический стержень)

3- защитная пленка

4- измерительная схема

5- вторичный прибор

Металлический корпус и электрод образуют цилиндрический конденсатор, его электроемкость

Электроемкость конденсатора пропорциональна уровню жидкости в резервуаре. Для измерения электроемкости используется схема 4, при этом электроемкость измеряется двумя методами: - Резонансный, параллельно емкости включается катушка, образуется колебательный контур, который настраивают на резонансную частоту при некотором уровне С (емкости h). Если h изменяется, то изменяется С, происходит срыв резонансных колебаний, нарушение резонанса фиксируется вторичным прибором. - Электронные сигнализаторы уровня. Конденсатор включается в одно из плеч мостовой схемы, при изменении уровня меняется емкость С, изменяется напряжение измерительной диагонали данной мостовой схемы. Напряжение измеряется вторичным прибором 5, который градуируется в единицах уровня (уровнемер) ЭИВ электронноизмеритель высоты.

При измерении уровня электропроводных сред электрод 2 покрывается изолирующими материалами. При измерении уровня агрессивных сред электрод выполняется из каррозионностойкого материала или покрывается пленкой.

Омические уравнемеры

Т – трансформатор К – реле К1 включена в цепь вторичной обмотки трансформатора. В цепь контактов реле включена лампочка L. К3 катушки магнитного пускателя. 1- резервуар, 2- Блок электродов, 3-изолирующая колодка. Принцип действия: при достижении уровня электродов жидкостью, цепь замыкается реле срабатывает, загорается лампочка, включается К3 и выключается насос. Данные уровнемеры – сигнализаторы уровня. (ЭРСУ-М)



 

г)Радиоизотопный уровнемер.Они применяются в закрытых резервуарах под давлением с жидкостями, сыпучими минералами.Принцип действия основан на изменении интенсивности γ - излучения при прохождении через слой вещества толщиной x и плотностью ρ.

- коэффициент поглощения веществом γ – излучения. Источник излучения Со-60, Сs-137. ρ=const, x.

Д) Акустические уровнемеры «Эхо-5».Нужны для измерения уровня различных сред, в том числе вязких, дестабилизирующих, имеющих осадки, в том числе взрывоопасных сред, а также сыпучих и кусковых материалов от 2 до 10 мм. При этом осуществляется бесконтактное дистанционное управление уровнем данных сред. Принцип действияакустических уровнемеров основан на локации сред газовых, воздушных, находящихся над контролируемыми средами и отражениями от поверхности раздела(газ контролируемая среда).Мера измерения уровня является время прохождения ультразвук. импульсами от источника до границы раздела: газ– контролируемая среда и отраженных импульсов от приёмника.Данный прибор выполнен в 2-х модификациях:- для нормальных сред(ЭХО-3, ЭХО-5)- безопасное исполнение(ЭХО 3В, 5В)Данный уровнемер состоит из 3-х частей:



1.Акустический преобразующий тип АП. 2.Преобразователь передающий измерительный тип ППИ-5. АП выпускается в пяти модификациях АП-3, АП-4 – применяются для измерения уровней со взрывоопасными средами. АП-6 – для измерения уровней сильновспенивающихся жидкостей. АП и ППИ соединены между собой кабелем связи. Структурная схема акустического уровнемера имеет вид:

 

 

1. Акустический преобразователь, встроенный в ёмкость. 2. Генератор вырабатывает электрические импульсы определенной частоты, которые поступают в акустический преобразователь 1, где преобразуются в ультразвуковые импульсы, которые отражаются от границы раздела, газ контролируемая среда поступает обратно в акустический преобразователь и в нём осуществляется обратное преобразование ультразвуковых сигналов в электрические импульсы; эти импульсы усиливаются в усилителе 3 и далее они поступают в накопительное устройство 4, в котором осуществляется отделение полезных сигналов или импульсов от разных помех, а также накопление и сумма данных импульсов за 16 периодов тактовой частоты генератора-2. Формирование электрического унифицированного сигнала(0-5 мА) производится в компенсационном преобразователе, который состоит из схемы сравнения 5, усилителя преобразовательного устройства 6 и элемента обратной связи 7. Для уменьшения погрешности связанной с изменением температуры среды в резервуаре применяются термокомпенсационное устройство 8. Для исключения влияния на показания прибора различных высокочастотных помех применяются специальные компенсационные устройства находящиеся в блоке . С выхода блока 6 снимается сигнал пропорциональный замеренному уровню: Блок 9 нужен для выдачи сигнала по линейному и максимальному уровню среды в резервуаре. Достоинства: универсальность, высокая надежность для различных сред.

1.2.4 Датчики расхода жидкостей и газов. Расходом сред называется количество вещества проходящее через поперечное сечение трубопровода за определённый интервал времени. , где .Данные измерения Q осуществляют расходомерами. По принципу действия они подразделяются:1 Расходомеры переменного перепада давлений, основаны на дросселировании потока вещества через сужающие устройства создающие перепад давлений. 2 Расходомеры постоянного перепада давлений, основаны на дросселировании потока через сужающие устройства создающие перепад давлений. 3 Электромагнитные расходомеры на поведении в потоке под действием магнитного поля индукционной ЭДС, пропорциональной величине расхода потока. 4 Вихревые – измерение потерь давления в потоке за счет вихреобразования создаваемого неудобно обтекаемым телом, установленным на пути потока. 5 Акустические, основаны на измерении времени прохождения импульсов, создаваемых акустическими генераторами.

А) Расходомеры переменного перепада давления.Принцип действия основан на измерении потенциальной энергии, создаваемой сужающим устройством, устанавливающимся на пути потока (диафрагма).Диафрагма– тонкий металлический лист, округлой формы с диаметром малого сечения в центре при этом диафрагма встраивается в трубопровод и ось отверстия концентрична оси трубопровода.На графике указывается распределение давления в различных местах трубопровода.Сужение потока вещества начинается ещё до диафрагмы. Дальше сужение продолжается на диафрагме, и за диафрагмой– наиболее узкое сечение потока. Далее поток расширяется и наполняет всю ширину трубопровода, при этом изменяется давление. По разности давлений Р1 и Р2 можно определить расход вещества в данном трубопроводе.S1, S0, S2 – соответствующее сечение трубопровода, сечение отверстия в диафрагме, наименьшее сечение в потоке. Объёмная скорость потока в данных сечениях: V1, V0, V2.S1·V1= S0·V0= S2·V2 – уравнение неразрывности потока. Из этого уравнения следует соотношение S0/ S1= V1/ V0, m= S0/ S1 – модуль сужающего отверстия.S2/ S0= V0/ V2 μ= S2/ S0– коэффициент сжатия струи, V1= m·V0;V0= μ·V2 , следует V1= m·μ·V2. Для сечений I и II составляем уравнения Бернулли с учетом отсутствия потерь на трение в трубопроводе и постоянстве плотности вещества на всех участках.

P’1/ρ+ V12/2= P’2/ρ+ V22/2 подставляя выражение для V1 получаем:

P’1/ρ+ (m·μ·V2)2/2= P’2/ρ+ V22/2, решая последнее уравнение относительно V2

Величина потока: Данное уравнение получили с учётом отсутствия потерь на трение потока о стенки, на завихрение, т.к. в данном условии всегда присутствуют потери давления, а измерение проводят не в сечении I–II, а за диафрагмой, то в уравнение вводят коэффициент, учитывающий эти условия (ξ<1).

Величина массового расхода ,

При измерении расхода газов и паров необходимо учитывать изменение давления в различных сечениях трубопровода, для этого в формулы вводят коэффициент ξ<1 , ρ1– плотность до сужающего отверстия. Кроме диафрагмы в качестве сужающих устройств применяют нормальные сопла и сопла Вентури.

Сопла представляют собой конические воронки, встраиваемые в трубопровод. Профиль воронки повторяет профиль струи потока при сужении и это уменьшает потери давления среды, связанные с вихреобразованием на входе.

Сопло Вентури имеет профильную входную часть, цилиндрическую среднюю, коническую выходную часть. Оно полностью повторяет профиль потока при его сужении. Это приводит к ещё большему уменьшению вихреобразования до и после сопла.

Из-за простоты монтажа и обслуживания чаще применяют диафрагмы. Для присоединения к диафрагме дифманометра, который измеряет давление до и после диафрагмы, применяют импульсные трубки (Al, Cu, сталь d=10-12 мм, L до 60 м). Они не должны иметь горизонтальных участков (чтобы не накапливались газы или пары при измерении расходов жидкости и капли жидкости при измерении расходов газов и паров). При измерении расходов жидкости дифманометр целесообразно располагать ниже трубопровода. Если по техническим условиям невозможно расположение дифманометра, то трубки нужно сначала располагать вниз, а потом вверх до дифманометра.

б) Расходомеры постоянного перепада давления. Наиболее распростр. приборами являются ротаметры. Шкала ротаметров практически равномерная, ими можно измерять небольшие расходы, потери давления у них небольшие и не зависят от расхода.Проходя через ротаметр с низа в верх, жидкость или газ подымает поплавок пока, кольцевая щель между поплавком и стенками конусной трубки не достигнет значения, при котором силы, которые действуют на поплавок, уравновесятся и он остановится на том значении какой расход.На поплавок ротаметра действует осевая сила, которая направлена в противоположную сторону.Сверху вниз действуют:сила тяжести , где - объем поплавка; – плотность материала поплавка; – ускорение силы тяжести. сила от давления жид.(газа) на верхнюю плоскость поплавка , где – среднее давление жид. на единицу верхней плоскости поплавка; S – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка. Снизу вверх на поверхность поплавка действуют тоже силы: сила от давления жид.(газа) на нижнюю поверхность поплавка ; сила трения жид.(газа) о поплавок , где - коэф. сопротивления, который зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости поверхности поплавка; - средняя скорость жид.(газа) в кольцевом канале; - боковая поверхность поплавка; n –показатель степени, который зависит от скорости жид.(газа). Поплавок уравновешен когда: или Когда допустить, что при всех расходах остается постоянной, то правая часть уравнения будет постоянной т.к. остальные величины являются для данного прибора постоянными. Т.о. разность давлений на поплавок . Это значит, что ротаметр является прибором постоянного перепада давления. Если сложить уравнение Бернули для сечений I-I и II-II и уравнение неразрывности потока, то получим уравнение расхода:

, м3/с . где - площадь кольцевого отверстия.Т.к. значение под корнем можно считать постоянным, то:

. Эта зависимость линейная, следовательно шкала ротаметра будет равномерной.

Ротаметры делают со стеклянной трубки при этом он работает до давления 0,58 Па, для большего давления их делают с металла. Эти ротаметры делают с электрической и пневматической дистанцией управления.

в)Расходомеры индукционные. Принцип действия Р основан на измерении электро движущей силы, которая индукцирована в потоке электропроводной жидкости под воздействием внешнего магнитного поля. Трубопровод 1 с жидкостью расположен между полюсами 2 и 3 магнита перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля. Трубопровод делают с немагнитного материала (фторопласт). Возле стенки диаметрально противоположно устанавливают измерительные электроды. Под воздействием магнитного поля ионы, которые находятся в жидкости, перемещаются и отдают свои заряды измерительным электродам, образуя э.д.с. E, пропорционально скорости движения жидкости. К электроду подключается измерительный прибор 4. Величина э.д.с. в случае постоянного магнитного поля находится из уравнения магнитной индукции: где B – магнитная индукция в отверстии между полюсами магнита; d – внутренний диаметр трубопровода; x – средняя скорость движения жидкости. Через объемный расод:

При однородном магнитном поле величина э.д.с. пропорциональна объемному расходу. Недостатки связаны с возникновением на электродах э.д.с. поляризации, гальванической э.д.с. постоянного потока. Эти недостатки делают тяжелым правильное измерение э.д.с. Чаще всего используют расходомеры переменного магнитного поля. Когда магнитное поле изменяется во времени, то величина э.д.с.: При переменном магнитном поле электромагнитные процессы делают меньшее влияние на показание прибора, чем при постоянном. Электромагнитные расходомеры имеют много достоинств. Они практически безинерционные, что очень важно при измерении быстроизменяющихся расходов и при использовании их в системах автоматического регулирования. На результат измерения не воздействует наличие в жидкости частиц и пузырьков газа. Показания расходомеров не зависят от свойств жидкостей (плотности) и от характера потока (ламинарный, турбулентный). Можно использовать при измерение расхода агрессивных сред, если выполнить расходомер с специально материала. Погрешность измерения 0,5-1%.

 

1.2.5. Влагомеры для газов и твердых тел.Для измерения влажности газов применяются методы:1.Психометрический2. Метод точки росы

Для твердых тел применяются след. методы: 1. Электрокондуктометрический 2. Метод диэлектрической проницаемости 3. Метод ИК-излучения. А) Психометрический метод измерения влажности твердых телДатчики- два мерных термометра сопротивления, один из них влажный т.е. тепловоспринимающая часть его постоянно увлажнена и соприкасается с гидростатическим телом, всасывающим воду. При испарении влаги у первого термометра температура меньше, чем температура второго термометра сопротивления, который называется сухим. При этом образуется психометрическая разность равная разности температур сухого и влажного термометра. ( tсух - tвл ).Психометрическая разность является мерой относительной влажности контролируемой газовой среды, которая определяется как:ф=Pвл-A( tсух-tвл)/P * 100%, ф- относительная влажность, % Pвл, Pсух – упругость паров, насыщающих контролируемую среду при температуре влажного и сухого термометра соответственно. A- коэф-т , кот. зависит от свойств контрол. среды и от скорости отдувания данной средой влажного термометра. Б) Метод точки росыВ данном методе при измерении влажности газов параболическое зеркало датчика непрерывно охлаждается. При невысокой температуре на его поверхности начинает образовываться влага (выпадает роса) и зеркало мутнеет. Моментальное помутнение зеркала контролируется с помощью ослабления яркости отражения от него светового луча. Данная температура зеркала, при котором оно мутнеет, называется точкой росы и является мерой относительной влажности контролируемой среды. Приборы реализ. данный принцип наз. влагомерами « Роса».

В) Кондуктометрический метод измерения влажности твердых тел

Твердое тело представляет собой капиллярно пористое вещество, заполненное влагой. От количества влаги зависит удельное сопротивление данного материала. В абсолютно сухом виде твердое тело является диэлектрикам с удельным сопротивлением равным 10^10 Ом/см. При увлажнении твердого тела оно является проводником с удельным сопротивлением равным 10^2 Ом/см. Зависимость сопротивления твердого тела от влажности: Rх= A / W^n A- коэф-т , кот. характеризует свойства твердого тела W- коэф-т, учитывающий влажность lgRх=f(W) 1 участок – W=2-30% характеристика практически линейна т.е величина Rх

зависит от влажности материала. 2 участок - 30-50% - Rх зависит от ряда других факторов (наличие электролитов). Характеристика нелинейная, поэтому данные влагомеры применяют при W=2-30% .Конструкция влагомера. Состоит из 2-х металлических пластин, между которыми размещен конструкционный материал. Данный преобразователь включается в одно из плеч мостов измер. схемы. При изменении W, изменяется Rх, напряжение в измерительной диагонали моста, которая является мерой влажности испытываемого образца. Поэтому данный метод применяется в лабораторной практике (подготовка образца).


Просмотров 909

Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2020 год. Все права принадлежат их авторам!