صفحه فلزی با سوراخ یک عنصر دبی سنج اولیه استاندارد ساده و نسبتاً ارزان است. دیافراگم جریان را فشرده می کند تا اختلاف فشار در سراسر صفحه ایجاد شود. نتیجه این است فشار بالادر جلو (در جهت جریان) دیافراگم و فشار کم بعد از دیافراگم که اختلاف آن متناسب با مجذور سرعت جریان است. دیافراگم معمولاً مقاومت بیشتری در برابر جریان نسبت به سایر دستگاه های اولیه ارائه می دهد.

مزیت عملی این دستگاه این است که هزینه آن با اندازه خط لوله کمی افزایش می یابد. و البته، تئوری استفاده از دیافراگم، روش های کالیبراسیون و تایید بسیار خوب توسعه یافته است. بنابراین، در ایستگاه های اندازه گیری گاز تجاری، بیشتر دبی سنج ها هنوز از دیافراگم به عنوان عنصر اولیه استفاده می کنند.

دیافراگم های اندازه گیری به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. آنها برای اندازه گیری جریان محصولات "تمیز" و در مواردی که تلفات فشار خطی یا بارهای اضافی روی پمپ ها حیاتی نیست، موثر هستند.

روزنه (اندازه گیری جریان)

نمودار دیافراگم نصب شده در محفظه حلقوی (که به نوبه خود وارد لوله می شود). عناوین پذیرفته شده: 1. دیافراگم. 2. محفظه حلقوی; 3. واشر; 4. لوله. فلش ها جهت مایع/گاز را نشان می دهند. تغییرات فشار با سایه های رنگ برجسته می شود.

جریان گاز از طریق دیافراگم

اساساً معادله (2) فقط برای سیالات تراکم ناپذیر قابل استفاده است. اما می توان آن را با معرفی ضریب انبساط به منظور در نظر گرفتن تراکم پذیری گازها اصلاح کرد.

برای مایعات تراکم ناپذیر برابر با 1.0 است و برای گازها قابل محاسبه است.

محاسبه ضریب انبساط

ضریب انبساط، که به ما امکان می دهد تغییر چگالی یک گاز ایده آل را در طول یک فرآیند ایزنتروپیک ردیابی کنیم، به صورت زیر است:

برای مقادیر کمتر از 0.25، به 0 تمایل دارد، که باعث می شود آخرین جمله به 1 تبدیل شود. بنابراین، برای بیشتر دیافراگم ها عبارت معتبر است:

با جایگزینی معادله (4) به عبارت جریان جرمی (3) به دست می آوریم:

بنابراین، بیان نهایی برای جریان فشرده نشده (به عنوان مثال، مادون صوت) یک گاز ایده آل از طریق دیافراگم برای مقادیر β کمتر از 0.25 است:

یادآوری آن و (معادله حالت یک گاز واقعی با در نظر گرفتن ضریب تراکم پذیری)

روزنه‌های اندازه‌گیری جریان، دستگاه‌های ساده‌ای هستند که در خطوط لوله برای محدود کردن جریان مایع، گاز و بخار نصب می‌شوند. این یک دیسک صاف و گرد با سوراخ یا سوراخ است. دیافراگم ها معمولا بر اساس شکل روزنه و/یا محل آن روی دیسک طبقه بندی می شوند.

کاربرد دیافراگم

اندازه، شکل و محل باز شدن دیافراگم یک تصمیم طراحی بسته به نصبی است که دیافراگم برای آن در نظر گرفته شده است. به عنوان مثال، یک دیافراگم خارج از مرکز می تواند برای گازهای اشباع شده با رطوبت استفاده شود، این به مایع متراکم شده در پایین خط لوله اجازه می دهد تا از سوراخ عبور کند. یک دیافراگم قطعه‌بندی شده با روزنه‌ای به شکل قسمتی از دایره که در بالا قرار دارد و در موقعیت افقی لوله نصب شده است، می‌تواند برای مایعات با اشباع زیاد گازها استفاده شود که می‌توانند بالا آمده و در بالای لوله جمع شوند. خط لوله در هر صورت، هدف از این طرح ها جلوگیری از تجمع هرگونه ماده در بالادست دیافراگم است. این جریان مایع، گاز یا بخار را تغییر می دهد و منجر به عدم دقت در اندازه گیری می شود.

این نمونه ای از یک خط لوله با یک دیافراگم متحدالمرکز است که بین دو فلنج نصب شده است. فلنج تاجی دور لوله است که به کمک آن دو قسمت لوله را پیچ و مهره می کند. اختلاف فشار ایجاد شده در اثر نصب دیافراگم با استفاده از شیرهایی که در دو طرف دیافراگم قرار دارند اندازه گیری می شود. شیر آب سوراخی در لوله است که لوله ای در آن تعبیه شده است.

علائم دیافراگم

به طور معمول، دیافراگم ها با اطلاعات مربوط به اندازه دهانه گذر مشخص می شوند. به طور معمول، این اطلاعات بر روی ساقه دیافراگم مهر می شود. علاوه بر اندازه گذر، ممکن است اطلاعات دیگری مانند: نام سازنده و کد ماده ای که دیافراگم از آن ساخته شده است، اندازه لوله مربوط به نصب که این دیافراگم در آن طراحی شده است، وجود داشته باشد. این اطلاعات برای یک کارگر Kipovo که باید با تعویض دیافراگم ها در صورت آسیب دیدن یا به دلیل عملکرد نادرست، بسیار مهم است. روی ساقه دیافراگم جدیدی که در حال نصب است، باید همان علامت گذاری با اطلاعات مشابه با اطلاعات دیافراگم قدیمی در حال تعویض وجود داشته باشد.

با توجه به اینکه دیافراگم ها می توانند طراحی خاصی برای عملکرد صحیح بدون وقفه داشته باشند، قرار دادن سوراخ عبوری مطابق با طراحی ضروری است. بسیاری از تولید کنندگان عبارت "Up" یا "Inlet" را به تمام دیافراگم های خود اضافه می کنند. در غیر این صورت، اگر این کلمات در علامت گذاری درج نشده باشد، قانون کلینصب کلیه دیافراگم ها به این صورت است: دیافراگم باید به گونه ای نصب شود که سمت دارای علامت گذاری ورودی جریان عبوری از دیافراگم باشد. جهت هنگام نصب دیافراگم های بدون علامت بسته به نوع باله ها در دهانه گذر تعیین می شود.

شکل بالا، به عنوان مثال، دو دیافراگم را با انواع باله های روزنه ای زیر نشان می دهد: یک باله دیافراگمی با یک اریب و یک باله دیافراگمی با یک پخ فرورفته بریده شده در امتداد لبه باله. در هر دو مورد، لبه سوراخ عبور در طرف دیگر دیافراگم معمولاً مستطیل شکل است، بدون اریب یا پخ.

در هر دو حالت، هم در هنگام نصب دیافراگم با علامت گذاری و هم در نصب دیافراگم بدون علامت گذاری، دیافراگم باید طوری نصب شود که جریان از سمت دنده مستطیلی معمولی دهانه گذر وارد دیافراگم شود. لبه اریب یا رزوه ای دهانه گذر باید در سمت پایین دست نسبت به دیافراگم قرار گیرد.

تعویض دیافراگم

با فرسوده شدن، لبه مستطیلی معمولی دیافراگم گرد می شود و لازم است آن را با یک لبه جدید جایگزین کنید. هنگام تعویض دیافراگم به دلیل خرابی، دو عامل اصلی باید در نظر گرفته شود: دیافراگم جدید باید مشابه دیافراگم خراب باشد و نصب دیافراگم باید مطابق با جهت گیری صحیح طرفین دیافراگم انجام شود.

اصل عملیات

دیافراگم فشار دینامیکی ایجاد می کند. از طریق یک ستون عمودی از ماده در خطوط لوله فشار دیفرانسیل، به سلول اندازه گیری مبدل اندازه گیری اختلاف منتقل می شود. فشار. مبدل اندازه گیری سیگنال فشار را با مشخصه ریشه به جریان متناسب با جریان یا سیگنال دیجیتال، به عنوان مثال Profibus، تبدیل می کند.

طرح های دستگاه دریچه گاز

اشکال سوراخ دریچه گاز

دستگاه‌های دریچه گاز مطابق با DIN EN ISO 5167 تولید می‌شوند. بنابراین دامنه کاربرد مته دریچه گاز استاندارد فرم A با شماره رینولدز محدود می‌شود. مرزها به نسبت قطر β = d/D بستگی دارد. (د: قطر داخلی لوله).

برای اعداد رینولدز در محدوده تقریباً 103 تا 105، می توان با یک سوراخ چوک B (ربع دایره) با دقت کمی بالاتر اندازه گیری کرد. شعاع پروفیل r به نسبت قطر β بستگی دارد و از محاسبه قطر سوراخ دریچه گاز d به دست می آید.

برای اندازه گیری در هر دو جهت جریان از دهانه استوانه ای شکل D استفاده می شود.

اتصالات ورودی

نوع اتصالات رزوه ای و جوشی بسته به ماده مورد اندازه گیری و نام. فشار سوپاپ

نوع اتصالات اتصالات بستگی به ماده مورد اندازه گیری و نام دارد. فشار دریچه های خاموش؛ طول اتصالات بستگی به قطر (قطر لوله) دستگاه دریچه گاز و دمای عملیاتی(به دلیل عایق حرارتی!) موقعیت اتصالات به ماده اندازه گیری شده و جهت جریان بستگی دارد.

اتصالات رشته ایاتصالات ورودی، ابعاد بر حسب میلی متر

اتصالات جوشی اتصالات ورودی، ابعاد بر حسب میلی متر

موقعیت اتصالات ورودی

هنگام اندازه گیری مایعات و گازها، محل اتصالات ورودی می تواند هر کدام باشد. هنگام اندازه گیری بخار، مخازن متعادل کننده باید در یک ارتفاع باشند.

• خطوط بخار افقی

خطوط افقی از دیوار با یک دستگاه دریچه گاز و ترکیب دریچه. برای دیافراگم با محفظه حلقوی یا دیافراگم جامد با طول نصب ویژه 65 میلی متر.

برای خطوط بخار افقی، اتصالات مستقیم در مقابل یکدیگر قرار دارند یا اگر خط لوله نزدیک به دیوار باشد، اتصالات منحنی در یک طرف قرار دارند.

• خطوط بخار عمودی

خط بخار عمودی با دستگاه دریچه گاز و ترکیب شیر

در خطوط بخار عمودی یا خمشی، اتصالات پایینی به سمت بالا خمیده می شود، به طوری که در اینجا نیز فلنج های اتصال و مخازن متعادل کننده در یک ارتفاع هستند.

1) با دیافراگم هایی با سوراخ های جداگانه امکان پذیر نیست (طول نصب 40 میلی متر). خاص امکان پذیر است طول نصب 65 میلی متر

²) فقط با دیافراگم های دارای محفظه حلقوی (طول نصب 65 میلی متر) با اتصالات مکش خمیده امکان پذیر است.

³) زاویه γ به فشار و قطر اسمی مطابق با DIN 19 205 بستگی دارد.

اصل روش اندازه گیری فشار تفاضلی

اصل روش اندازه گیری فشار دیفرانسیل: توزیع فشار در باریک شدن خط

برای اندازه گیری دبی یک دستگاه دریچه گاز در نقطه اندازه گیری تعبیه شده است که باریک می شود و دارای دو اتصال برای جمع آوری فشار دیفرانسیل است. اگر خواص دستگاه دریچه گاز و محیط مورد اندازه گیری مشخص باشد تا بتوان معادله زیر را محاسبه کرد، افت فشار معیاری برای جریان مطلق است. نیازی به اندازه گیری مقایسه ای نیست. اندازه گیری جریان می تواند به طور مستقل توسط سازنده ابزار تأیید شود.

روش اندازه گیری افت فشار بر اساس قانون تداوم و معادله برنولی است.

بر اساس قانون تداوم، جریان سیال در خط لوله در همه مکان ها یکسان است. باریک شدن سطح مقطع در یک مکان باعث افزایش سرعت جریان در آن مکان می شود. بر اساس معادله برنولی، انرژی درونی یک ماده جاری ثابت است، این انرژی حاصل جمع انرژی ایستا (فشار) و جنبشی (حرکت) است. بنابراین، افزایش سرعت باعث کاهش فشار استاتیک می شود (شکل "اصل روش اندازه گیری فشار دیفرانسیل: توزیع فشار در یک خط باریک" را ببینید). این اختلاف فشار که فشار دیفرانسیل نامیده می شود، معیاری برای اندازه گیری جریان است.

نسبت کلی: q = c√Δp

• q: جریان (q m, q v) جریان جرمی یا حجمی
• Δp: افت فشار
• ج: ضریب بسته به اندازه خط لوله.

این معادله ثابت می کند که افت فشار ناشی از محدودیت با مجذور جریان متناسب است (شکل "رابطه بین جریان q و افت فشار Δp" را ببینید).

رابطه بین جریان q و افت فشار Δp

دیافراگم ها را می توان اصلی ترین ابزار صنعتی عمومی برای اندازه گیری جریان مایع، گاز و بخار در نظر گرفت. چنین توزیع گسترده ای از دستگاه های انقباض به دلیل تعدادی از مزایای آنها است که از جمله مهمترین آنها تطبیق پذیری استفاده و توانایی اندازه گیری در محدوده وسیع است. سادگی ساخت و همچنین عدم نیاز به تاسیسات استاندارد اندازه گیری جریان برای کالیبراسیون و تایید در مورد استفاده از دستگاه های محدود کننده نرمال شده. این امر امکان تعیین دبی را بر اساس اختلاف بین دیافراگم با محاسبه امکان پذیر می کند و خطای این روش را می توان کاملاً دقیق ارزیابی کرد.

رابطه بین سرعت جریان و افت فشار در سراسر صفحه روزنه

حرکت جریان سیال از طریق دیافراگم به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است. 6.1. باریک شدن جت در قسمت A-A در جلوی دیافراگم، در مقطع شروع می شود فشرده سازی B-Bجت تا حد امکان که در بخش C-Cجت به اندازه اصلی خود منبسط می شود و سطح مقطع لوله را به طور کامل پر می کند. افزایش سرعت متوسط ​​از مقدار به مقدار در بخش B-B، و بنابراین انرژی جنبشی به دلیل کاهش فشار رخ می دهد تا فشار در گلو (کوچکترین بخش) جت.

در بخش C-C فشار بیشتر از بخش B-B است، اما به دلیل تلفات انرژی روی دیافراگم به مقدار بخش A-A نمی رسد.

بیایید معادله برنولی را برای بخش های A-A و B-B بنویسیم:

- ضرایب انرژی حرکتی در بخش های A-A و B-B،

- ضریب مقاومت در مقطع A-A تا B-B مربوط به سرعت .

- چگالی سیال کار؛

- شتاب گرانش

الف ب ج)

برنج. 6.1. جریان از طریق دیافراگم:

الف) - نمودار جریان؛

ب) - تغییر فشار (در دیواره لوله،

در وسط لوله)؛

ج) - تغییر در سرعت متوسط.

نسبت مساحت گلو جت به ناحیه دهانه دیافراگم نشان دهنده نسبت تراکم جت است .

اجازه دهید نسبت مساحت دهانه دیافراگم را معرفی کنیم به سطح مقطع لوله
- ناحیه نسبی دستگاه محدودیت (ماژول دیافراگم)،

.

بیان کرده است
، با استفاده از معادله برنولی به دست می آوریم

این فرمول، با استفاده از یک ضریب، در نظر می گیرد که نقطه ضربه زدن فشار است و پس از دیافراگم، به عنوان یک قاعده، با بخش های A-A و B-B منطبق نیست.

ن
متداول ترین روش های ضربه زدن با فشار زاویه و فلنج هستند (شکل 6.2 و 6.3 را ببینید).

برنج. 6.2. دیافراگم استاندارد:

a - با انتخاب زاویه ای نقطه ای و ;

ب - با انتخاب زاویه ای محفظه ای و

(1 میلی متر<با<12 мм)

برنج. 6.3. دیافراگم با شیر فشار فلنجی:

الف - در فلنج ها؛ ب - در حجم؛

، جایی که
میلی متر

اگر فشار در بخش های A-A و B-B گرفته شود، ضریب
.

بیان جریان سیال از طریق ما گرفتیم

، و

.

از موارد فوق مشخص است که ضریب جریان برای دیافراگم بستگی دارد. برای راحتی تجزیه و تحلیل تأثیر این عوامل بر ضریب جریان بیایید آن را به عنوان محصول تعدادی از عوامل تصور کنیم که هر یک از آنها تأثیر یکی از مقادیر ذکر شده را مشخص می کند:

,

کجا برای دیافراگم:

سهم مشارکت انرژی جنبشی اولیه را در تشکیل انرژی جنبشی جت خارج شده از دستگاه باریک کننده (در گلوی جت) تعیین می کند.

;

عامل ضرر؛

ضریب توزیع سرعت از ضریب ضرر عملا بستگی ندارد، زیرا در
خطا تجاوز نمی کند
٪. اگر و
پس برابر با 1 هستند

برای راحتی محاسبه دستگاه های محدودیت، یک ضریب اگزوز معرفی شده است

.

ضریب بافرآیندهایی را که مستقیماً در دستگاه انقباض رخ می دهند مشخص می کند.

علاوه بر عوامل فوق، مقدار ضریب جریان تحت تأثیر ناهمواری خط لوله، کند شدن لبه ورودی و غیره است.

بدون پرداختن به جزئیات در مورد مطالعه رفتار هر یک از ضرایب (شما می توانید در این مورد بیشتر بخوانید)، بیایید با استفاده از توصیه هایی برای تعیین ضرایب خروجی به دست آمده در نتیجه پردازش مقدار زیادی، به تعیین نرخ جریان برویم. داده های تجربی