Объем жидкости измеряется прибором

Содержание
  1. Что такое ареометр? Принцип работы и для чего нужен
  2. Что такое ареометр?
  3. Принцип работы
  4. Типы устройств
  5. Спиртометр
  6. Ареометр для нефтепродуктов
  7. Сахарометр
  8. Автомобильный ареометр
  9. Конструкция и параметры ареометров
  10. Как пользоваться ареометром
  11. Пошаговая инструкция проведения измерений
  12. Безопасность при замерах
  13. Обзор популярных моделей ареометров
  14. Таблица единиц измерения объема: система си, литр
  15. Международная система единиц
  16. Метрическая система
  17. Измерительные приборы
  18. Энергия
  19. Механика
  20. Электричество и электроника
  21. Параметры приборов
  22. Измерение расхода жидкости: приборы и методы
  23. Методы измерения расхода жидкости
  24. Приборы для измерения расхода жидкости
  25. о измерении расхода
  26. Вместе со статьей “Измерение расхода жидкости: приборы и методы” читают:
  27. Современные способы измерения объема жидкости
  28. 1. Первый способ измерения объема жидкости: вычисление высоты
  29. 2. Точность измерения давления, производимого датчиком
  30. 3. Второй способ вычисления: аппроксимация

Что такое ареометр? Принцип работы и для чего нужен

Объем жидкости измеряется прибором

[-]

Во время обслуживания автомобиля периодически нужно замерять плотность электролита и антифриза. Визуально этот параметр невозможно определить. Для таких целей существует ареометр.

Как устроен данный прибор, как он работает, какие существуют разновидности и где еще его используют? Ответы на эти вопросы помогут начинающим автомобилистам правильно пользоваться ареометром.

Что такое ареометр?

Плотность жидкости это концентрация в основной среде дополнительного вещества. Знание этого параметра помогает определить, в какой момент техническая жидкость нуждается в замене или дает возможность выяснить, соблюдена ли технология изготовления на производстве.

Автомобилисты используют ареометр для измерения качества электролита и тосола. Малое содержание дополнительных веществ в основной среде может привести к замерзанию жидкости на морозе или снижению ее уровня за счет быстрого испарения воды жарким летом.

_

В случае с аккумулятором это приведет к трудностям с запуском двигателя, снижению рабочего ресурса или распаду свинцовых пластин. Охлаждающая жидкость с низкой плотностью может закипать при меньшей температуре.

Чтобы предупредить возникновение проблем необходимо своевременно измерять эти жидкости при помощи ареометра – стеклянного поплавка со шкалой. Им очень просто пользоваться, однако при этом необходимо учитывать некоторые факторы.

Принцип работы

Согласно легенде, древнегреческий ученый Архимед погрузился в переполненную ванну, из-за чего вода начала выливаться. Эта ситуация натолкнула его на мысль, что таким же образом можно измерить объем золота, из которого была изготовлена корона царя Герона II (изобретатель получил задание определить, из чистого ли золота сделано драгоценное украшение).

Любой ареометр действует по принципу вытеснения, открытому Архимедом. Согласно гидростатическому закону, когда предмет погружается в жидкость, на него действует выталкивающая сила. Ее величина идентична весу вытесненной воды. Так как состав жидкости бывает разным, то и выталкивающая сила будет разной.

Запаянную колбу помещают в основную емкость с жидкостью. Так как грузик зафиксирован в нижней части устройства, колба не переворачивается, а сохраняет вертикальное положение.

В случае локального замера, как при определении плотности тосола или электролита, используются ареометры с резервуаром, в котором помещен поплавок. Во время забора жидкость заполняет главную колбу до определенного уровня. Чем глубже опустится вторая колба, тем меньше плотность жидкости. Чтобы определить качество проверяемой среды, нужно подождать, пока «поплавок» успокоится.

Типы устройств

Так как жидкие вещества имеют свою плотность, то и ареометры калибруются под каждую из них в отдельности. Если использовать прибор не по назначению, его показатели нельзя будет считать правильными.

Помимо веса грузика, откалиброванного под соответствующую жидкость, в приборе может быть три разновидности шкалы:

  • Для определения плотности вещества;
  • Для замера процента содержания в среде примесей;
  • Для определения процента растворенного в воде (или другой основе) дополнительного вещества, например, количества серной кислоты в дистилляте для приготовления электролита.

Внешне все ареометры похожи друг на друга и работают по одному принципу, однако каждый из них калибруется под свою среду и под конкретные параметры.

Подобные устройства применяются для замеров показателей:

  • Процента содержания спирта;
  • Концентрации сахара или соли;
  • Плотности кислотных растворов;
  • Жирности молока;
  • Качества нефтепродуктов.

Каждая модификация ареометра имеет соответствующее название.

Спиртометр

Позволяет измерить крепость алкогольного напитка. В этом случае его шкала покажет процент содержания спирта в напитке. Стоит учесть, что такие приборы не универсальны, а тоже откалиброваны под отдельные категории напитков.

Например, для замера водки, ликера и других крепких напитков используются ареометры, градуировка которых находится в пределах 40 градусов. В случае с вином и другой слабоалкоголкой используются более точные колбы.

Ареометр для нефтепродуктов

Данная категория приборов предназначена для измерения качества бензина, керосина, солярки и других нефтепродуктов. Устройство позволяет определить наличие примесей, которые снижают качество горючего.

Их используют не только на промышленных предприятиях. Рядовой автомобилист тоже может приобрести такой прибор, чтобы легче было определить, на какой заправке стоит заправлять свой автомобиль.

Сахарометр

Рефрактометры применяются в пищевой промышленности в основном на предприятиях, занимающихся приготовлением соков. Прибор позволяет проверить спелость фруктов. С его помощью измеряется концентрация сахара в исследуемой среде.

Автомобильный ареометр

Автомобилисты используют ареометры для измерения плотности антифриза и электролита. Реже используются для измерения тормозной жидкости и бензина. В случае моделей для проверки кислотных жидкостей прибор немного видоизменен.

Дополнительно он имеет большую полую колбу, внутри которой помещен стеклянный поплавок с соответствующей шкалой. С одной стороны такой прибор заужен (или с резиновой насадкой по типу пипетки), а с другой на него надета резиновая груша для отбора порции электролита.

Такая конструкция является самой безопасной, так как контакт кислотосодержащих и токсических веществ с кожей нежелателен. Большинство моделей для автомобилей универсальны и используются при измерении плотности разных жидкостей.

Так как поплавок в отдельной среде погружается на свою глубину, на разных уровнях шкалы нанесены параметры, соответствующие для конкретной жидкости.

Помимо перечисленных выше модификаций, ареометры также применяются в медицине (для замеров плотности некоторых биологических материалов человека), в кулинарии, пищевой промышленности (например, лактометр измеряет жирность молока, а солемер помогает определить пригодность воды для пищевых целей и ее жесткость), а также на предприятиях, выпускающих химическую продукцию.

Конструкция и параметры ареометров

Устройство представляет собой колбу, запаянную с обоих концов. Внутри нее имеется металлическая дробь. Ее количество определяется назначением прибора (каждая жидкость имеет свою плотность). На колбе нанесена шкала, которая позволяет точно определить нужный параметр. Некоторые ареометры дополнительно помещаются в большую полую трубку (как в случае с моделью для электролита).

Для выполнения замеров некоторых опасных жидкостей используется дополнительная колба. Она предназначена для забора порции (например, автомобильные ареометры дают возможность аккуратно взять небольшой объем электролита). Такая конструкция позволяет предотвратить попадание электролита или другого токсичного материала на кожные покровы.

В зависимости от конструкции и назначения вторая колба может быть выполнена в  форме бутылки с длинным горлышком или иметь вид толстой пробирки с нанесенной шкалой. Некоторые модели изготавливаются из плотного прозрачного пластика, устойчивого к агрессивному воздействию кислотных и щелочных растворов.

У стеклянного аналога есть несколько преимуществ:

  • Колба сохраняет свою прозрачность независимо от частоты использования;
  • Стекло более устойчиво к органическим соединениям.

Один из недостатков стеклянных ареометров – они хрупкие, поэтому разборная модель должна правильно храниться (в футляре с отдельными ячейками для каждой колбы). В этом случае поплавок необходимо вынимать из большой колбы и хранить в специальной упаковке, чтобы он не разбился.

Приобретая однотипный ареометр, следует обращать внимание на погрешность (она указывается в процентах). Чаще всего этот параметр очень важен для проведения точных измерений на производстве.

Также немаловажный фактор – градуировка шкалы. Чем она длиннее, тем точней будет замер. Дешевые ареометры чаще всего имеют мелкую шкалу, поэтому определение точного показателя плотности электролита или тосола усложняется.

Чтобы автомобилисту было легче определить, соответствует ли показатель норме, на шкале нанесены отметки с минимально допустимым значением (отметка красного цвета). Оптимальный показатель отмечен зеленым цветом.

Как пользоваться ареометром

Пользоваться прибором очень легко. Чтобы определить необходимый параметр, поплавок помещают в емкость с раствором. Он должен успокоиться, что даст максимально точный показатель.

В случае работы с опасными жидкостями данная процедура должна происходить по-особенному. Так как от плотности и концентрации кислоты в электролите зависит исправная работа аккумулятора, периодически нужно проводить проверку этих параметров при помощи ареометра (о том, какими способами можно продлить срок службы АКБ, читайте в отдельной статье).

Показатель плотности электролита в аккумуляторах должен быть в пределах 1,22-1,29 гр/см3 (зависит от климата, в котором эксплуатируется автомобиль). Некоторые модели АКБ оснащены смотровым окошком, в котором помещен индикатор заряда. Его показатели:

  • красный цвет – уровень электролита упал, требуется восполнить объем (при этом заряда еще может хватать, чтобы стартер смог раскрутить маховик);
  • белый цвет – аккумулятор разряжен приблизительно на 50%;
  • зеленый цвет – источник питания имеет достаточный заряд.

Эти показатели помогут определить, можно ли использовать источник питания для работы энергоемкого оборудования, например, аудиосистемы (как правильно подключить автомобильный усилитель, описано здесь).

Периодическое обслуживание источника питания поможет определить, нужно долить в него дистиллят или АКБ нуждается в подзарядке. В обслуживаемых аккумуляторах замеры производятся автомобильным ареометром. Вот небольшая инструкция, как им правильно пользоваться.

Пошаговая инструкция проведения измерений

Перед измерением технической жидкости важно убедиться, что ее температура соответствует требованиям для данной процедуры.

Производители рекомендуют проводить замеры при температуре в пределах +20 градусов (не окружающей среды, а проверяемой среды).

Плотность одной и той же жидкости изменяется при разных показателях термометра, поэтому для устранения неточностей необходимо придерживаться данной рекомендации.

Для простоты замеров некоторые современные модификации оснащены термометром для определения температуры жидкости. чтобы можно было точно определить, соответствует ли жидкость нужным параметрам, иногда на шкале (или в технической документации прибора) указываются поправка с учетом нестандартной температуры.

Процедура выполняется в следующей последовательности:

  • нужно убедиться, что с момента последней зарядки прошло не менее шести часов;
  • выкручиваются все пробки батареи;
  • поплавок (ареометр) вставляется в большую колбу, сверху надевается груша, а с другой стороны – пробка с зауженным горлышком;
  • прежде чем опустить резиновый наконечник в электролит, полностью сжимается груша;
  • пипетка погружается в жидкость, груша разжимается;
  • объема электролита должно быть столько, чтобы поплавок внутри колбы свободно плавал и не прикасался к стенкам колбы;
  • после считывания показателей электролит плавно возвращается в банку аккумулятора, пробки закручиваются.

Для лучшей сохранности ареометр необходимо вымыть водой. Это предотвратит образование внутри колбы налета, который может повлиять на точность замеров в последующем.

Безопасность при замерах

Технические жидкости в автомобиле нередко токсичны и при длительном контакте с кожей могут ее повредить (особенно в случае с кислотным раствором), поэтому при работе с ними важно придерживаться техники безопасности. Вот что должен помнить каждый автомобилист:

  • во избежание контакта кислоты с кожей рук, необходимо использовать резиновые перчатки;
  • в процессе работы аккумулятора вода из него может испаряться (касается обслуживаемых модификаций), поэтому, откручивая пробки, нужно быть аккуратным, чтобы не вдохнуть кислотные пары;
  • при работе с аккумулятором категорически запрещается курить и использовать любой источник открытого огня;
  • замеры важно проводить в хорошо проветриваемом помещении;
  • работа с опасными жидкостями не терпит спешки (из-за невнимательности электролит может попасть на кузов автомобиля и разъесть металл).

Обзор популярных моделей ареометров

Найти качественный ареометр не составит труда, потому что это достаточно простой прибор, который можно найти в любом магазине автозапчастей. Существует несколько типов таких приборов. Они отличаются друг от друга параметрами, под которые они калибруются. Вот несколько популярных ареометров.

Прежде чем выбирать модификацию, необходимо посоветоваться со специалистами, так как каждый год производители создают новые модели с улучшенными характеристиками. Некоторые модификации могут быть неэффективными при измерении определенных типов жидкостей.

В магазинах  можно найти универсальные модели, с помощью которых можно замерять качество и охлаждающей жидкости, и электролита. Некоторые из них имеют циферблат и калибруются по дистиллированной воде для любого типа жидкостей. Практика показывает, что такие дорогие модификации больше подходят для профессиональных СТО, чем для бытового применения.

Как видно, ареометр не сложный прибор, с помощью которого даже новичок сможет правильно измерить состояние электролита или антифриза. Благодаря этой несложной процедуре автомобилист сможет значительно продлить срок службы аккумулятора и обеспечить должную работу системы охлаждения мотора.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/avtotachki/chto-takoe-areometr-princip-raboty-i-dlia-chego-nujen-5ed3fc090eff8b3692c21992

Таблица единиц измерения объема: система си, литр

Объем жидкости измеряется прибором

Ниже представлены единицы измерения объема, которые позволяют оценить размер пространства, которое занимают жидкости, сыпучие и твердые вещества.

Международная система единиц

В международной системе единиц (СИ) за единицу объема принят кубический метр (м3) и образованные от него производные: кубический сантиметр (см3), кубический дециметр (дм3 или литр) и т.д.

Единицаизмерения Обозначение Величина
рус. англ.
кубический километр км3 km3 1 км3 = 109 м3 = 1.000.000.000 м3
кубический метр м3 m3 1 м3 равняется объему куба с длиной каждого ребра, равной 1 метру.
1 м3 = 1000 л
кубический дециметр дм3 dm3 1 дм3 = 10-3 м3 = 0,001 м3
1 дм3 = 1 л
кубический сантиметр см3 cm3 1 см3 = 10-6 м3 = 0,000.001 м3
кубический миллиметр мм3 mm3 1 мм3 = 10-9 м3 = 0,000.000.001 м3

microexcel.ru

Метрическая система

Литр является внесистемной метрической единицей объема и вместимости, которая допускается к применению наравне с единицами СИ во всех областях.

Единицаизмерения Обозначение Величина Эквивалент
рус. англ.
нанолитр нл nl 1 нл = 10-9 л = 0,000.000.001 л 106 мкм3 / µm3 106 кубических микрометров
микролитр мкл μl 1 мкл = 10-6 л = 0,000.001 л мм3 / mm3 кубический миллиметр
миллилитр мл ml 1 мл = 10-3 л = 0,001 л см3 / cm3 кубический сантиметр
сантилитр сл cl 1 сл = 10-2 л = 0,01 л 10 см3 / см3 10 кубических сантиметров
децилитр дл dl 1 дл = 10-1 л = 0,1 л 100 см3 / см3 100 кубических сантиметров
литр л l дм3 / dm3 кубический дециметр
декалитр дал dal 1 дал = 101 л = 10 л 10 дм3 / dm3 10 кубических дециметров
гектолитр гл hl 1 гл = 102 л = 100 л 100 дм3 / dm3 100 кубических дециметров
килолитр кл kl 1 кл = 103 л = 1000 л м3 / m3 кубический метр
мегалитр Мл Ml 1 Мл = 106 л = 1.000.000 л 103 м3 / m3 1000 кубических метров
гигалитр Гл Gl 1 Гл = 109 л = 1.000.000.000 л 106 м3 / m3 106 кубических метров

microexcel.ru

Единица измерения Величина
рус. англ.
Английские
пинта pint 1 английская пинта = 0,568261 литра ≈ 0,57 л
кварта quart 1 кварта = 2 англ. пинты = 1,136522 литра ≈ 1,14 л
голлон gallon 1 английский галлон = 4,55 л
жидкая унция fl oz 1 английская жидкая унция = 28,413 063 мл = 0,028413 л
Американские
пинта pint 1 американская пинта = 0,473176 литра ≈ 0,47 л
кварта quart 1 американская кварта = 2 ам. пинты = 0,946352 литра ≈ 0,95 л
галлон gallon 1 американский галлон = 3,785 л
жидкая унция fl oz 1 американская жидкая унция = 29,573 531 мл = 0,0295734 л
Прочие единицы
кубический дюйм in3 1 куб. дюйм = 1,63871 ⋅ 10-5 м3 = 0,0163871 л
кубический фут ft3 1 куб. фут = 2,83168 ⋅ 10-2 м3 = 28,3168 л
кубический ярд yd3 1 куб. ярд = 0,76455 м3

microexcel.ru

Источник: https://MicroExcel.ru/edinitsy-obyoma/

Измерительные приборы

Объем жидкости измеряется прибором

Определение 1

Измерительный прибор — средство измерений, необходимое для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Ученые, инженеры и другие люди используют широкий спектр инструментов для выполнения своих измерений. Эти инструменты могут варьироваться от простых приборов, таких как секундомеры до электронных микроскопов и ускорителей частиц. Виртуальные приборы широко используются в разработке современных измерительных приборов.

Энергия

Энергия измеряется с помощью счетчика энергии. Примеры счетчиков энергии включают в себя:

  • Счетчик электрической энергии.Счетчик электроэнергии измеряет энергию непосредственно в киловатт – час.
  • Газовый счетчикСчетчик газа измеряет энергию косвенным образом с помощью учета объема используемого газа. Этот показатель может быть превращен в меру энергии путем умножения его на теплотворную способность газа.

Механика

  1. Измерительные приборы для измерения длины

    Длина является основной физической величиной, используемой для определения расстояния между двумя точками в пространстве, движение должно происходить по прямой линии. Обозначается длина, как L, единица измерения – метр.

    Для измерения длины, используя следующие измерительные приборы:

    • Система глобального позиционирования (GPS);
    • Лазерный дальномер;
    • Метр (инструмент);
    • Микрометр;
    • Концевая мера длины, используемая для точного измерения и контроля измерительных приборов.
    • Одометр для измерения расстояния на дорогах и местности.
    • Радар.
    • Линейка.
  2. Измерительные приборы для измерения объема

    • Мерный стакан для измерения объема жидкости;
    • Пипетка или капельницы для измерения объема жидкости;
    • Пикнометр для измеренной относительной плотности;
    • Измерение расхода объема газа;
    • Счетчик воды для измерения расхода жидкостей.
  3. Измерительные приборы для измерения скорости

    • Анемометр используется для измерения скорости ветра;
    • Спидометр для моторных транспортных средств;
    • Спидометр воздушных судов;
    • Доплеровский радар, который использует эффект Доплера;
    • Тахометр измерить скорость;
    • Электронный тахеометр;
    • Вариометр.
  4. Измерительные приборы для измерения давления

    • Барометр для измерения атмосферного давления;
    • Манометр представляет собой инструмент измерения, который показывает разность давления среды (газа или жидкости) и эталонное давление (обычно атмосферное).
    • Трубка Пито
  5. Измерительные приборы для измерения крутящего момента

    • Динамометр представляет собой измерительный прибор для измерения силы или крутящего момента. Он основан на изменении длины упругой пружины под действием силы.
    • Моторный тормоз используется для проверки мощности двигателя и используется в научно – исследовательских институтах, на заводах и в ремонтных мастерских.
  • Курсовая работа 400 руб.
  • Реферат 220 руб.
  • Контрольная работа 230 руб.

Электричество и электроника

Определение 2

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда.

Электрический ток может быть прямым или переменным. Электричество течет через металлы, электролиты, газы и полупроводники.

  1. Измерительные приборы для измерения величины электрического тока

    • Амперметр является измерительным прибором для измерения интенсивности электрического тока в электрических цепях.
    • Мультиметр электрический измерительный прибор, с помощью которого мы измеряем различные электрические свойства.
  2. Измерительные приборы для измерения напряжения электричества

    • Вольтметр представляет собой измерительный прибор , который измеряет электрическое напряжение
    • Осциллограф является фундаментальным инструментом для анализа сигналов во временной области.

Параметры приборов

Для измерительных приборов характерен следующий ряд параметров:

  • Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, на которую рассчитан прибор при его нормальном функционировании.
  • Порог чувствительности — минимальное значение измеряемой величины, которое прибор способен различить.
  • Точность — способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя.

Источник: https://spravochnick.ru/metrologiya/izmeritelnye_pribory/

Измерение расхода жидкости: приборы и методы

Объем жидкости измеряется прибором

Расход – это объем жидкости протекающий в единицу времени через поперечное сечение трубопровода. Измерение расхода жидкости является одной из задач при производственных испытаниях оборудования.

В этой статье мы собрали для Вас все современные методы определения расхода жидкости, а так же приборы для измерения расхода: трубчатые расходомеры, расходомерные шайбы, крыльчатые расходомеры, ультразвуковые и вихревые расходомеры.

Методы измерения расхода жидкости

Наиболее простые и вместе с тем точные методы измерения расхода жидкости являются объемный и массовый (весовой).

В соответствии с методами измерения, единицами расхода жидкости являются:
  для объемного способа: м3/с, м3/ч
  для массового способа: кг/c, кг/ч, г/с и т.д.

При объемном способе измерения протекающая в исследуемом потоке(например, в трубе) жидкость поступает в особый, тщательно протарированный сосуд (так называемый мерник), время наполнения которого точно фиксируется по секундомеру.

Если известен объем мерника – V и измеренное время его наполнения – T, то объемный расход будет

Q = V / T.

При весовом способе взвешиванием находят вес Gv = mv*g (где g – ускорение свободного падения) всей жидкости, поступившей в мерник за время T. Затем определяют её массу

mv = Gv /g

и массовый расход

m = mv / T

и по ней, зная плотность жидкости (ρ), вычисляют объемный расход

Q = m / ρ

Но объемный и весовой методы измерения расхода жидкости пригодны только при сравнительно небольших значениях расхода жидкости, так как в противном случае размеры мерников получаются довольно громоздкими и, как следствие, замеры очень затруднительными.

Кроме того, этими способами невозможно измерить расход в произвольном сечении, например, длинного трубопровода или канала без нарушения их целостности.

Поэтому, за исключением случаев измерения сравнительно небольших расходов жидкостей в коротких трубах и каналах, объемный и весовой способы, как правило, не применяются, а на практике пользуются специальными приборами, которые предварительно тарируются объемным или весовым способом.

Приборы для измерения расхода жидкости

Трубчатые расходомеры

Одним из таких приборов является трубчатый расходомер или расходомер Вентури. Большим достоинством этого расходомера является простота конструкции и отсутствие в нем каких-либо движущихся частей. Трубчатые расходомеры могут быть горизонтальными и вертикальными. Рассмотрим, к примеру, горизонтальный вариант.

Расходомер состоит из двух цилиндрических труб А и В диаметра d1, соединенных при помощи двух конических участков (патрубков) С и D с цилиндрической вставкой E меньшего диаметра d2. В сечениях 1-1 и 2-2 расходомера присоединены пьезометрические трубки a и b, разность уровней жидкости h в которых показывает разность давлений в этих сечениях.

Расход жидкости в этом случае определяется по тарировочным кривым, полученным опытным путем и дающим для данного расходомера прямую зависимость между показаниями манометра и измеряемыми расходами жидкости. Пример такой кривой на картинке рядом

Расходомерная шайба

Другим широко распространенным прибором для измерения расхода является расходомерная шайба (или диафрагма), обычно выполняемая в виде плоского кольца с круглым отверстием в центре, устанавливаемого между фланцами трубопровода

Края отверстия чаще всего имеют острые входные кромки под углом 45° или закругляются по форме втекающей в отверстие струи жидкости (сопло). Два пьезометра a и b (или дифференциальный манометр) служат для измерения перепада давления до и после диафрагмы.В основе метода положен принцип неразрывности Бернулли.

Расход в этом случае определяется по замеренной разности уровней в трубках. Трубки подсоединяют к датчикам, замеряющим перепад давления. Датчик перепада давления преобразует перепад в электрический сигнал, который отправляется на компьютер.

Крыльчатый расходомер

Расходы могут быть вычислены также в результате измерения скоростей течения жидкости и живых течений потока.

Одним из широко распространенных приборов, применяемых для этой цели является гидрометрическая вертушка. Современный турбинный расходомер устанавливают только на горизонтальном участке трубопровода. Лопасти крыльчатки колеса турбины изготавливают из не магнитного материала.

Вертушка состоит из крыльчатки А, представляющей собой колесо с винтовыми лопастями, насаженное на горизонтальный вал С. Когда она установлена в потоке, крыльчатка под действием протекающей жидкости вращается, причем число её оборотов прямо пропорционально скорости течения. Число импульсов за один оборот крыльчатки равно числу лопастей, а значит частота импульсов пропорциональна расходу.

При вращении лопасти поочередно пересекают магнитное поле, которое наводит электродвижущую силу в катушке в виде импульса. От вертушки вверх выводятся провода В, подающему сигнал к специальному счетчику, автоматически записывающему число оборотов и время.

Приборы для измерения расхода жидкости в этом случае называют турбинными расходомерами

Ультразвуковой метод измерения расхода

Ультразвуковой расходомер работает по принципу использования разницы по времени прохождения ультразвукового сигнала в направлении потока и против него.

Расходомер формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д.

Такой контур П1-П2 характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды.

Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, т.е. от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется своей частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды.

Следующим шагом является определение разности Δf указанных частот, которая пропорциональна расходу среды. Приборы для измерения расхода жидкости называются ультразвуковые расходомеры.

Вихревой метод измерения расхода

В основу работы вихревых расходомеров положена зависимость между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа.

Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости, при обтекании жидкостью специальной призмы, расположенной поперек потока.

В зависимости от конструкции датчика чувствительные тепловые элементы устанавливаются непосредственно в теле датчика или вихревой дорожке.

Если в тело образующее вихри, установить магнит, то он может служить датчиком. Реакция, возникающая при срыве вихрей, заставляет помещённый в поток цилиндр колебаться с частотой вихреобразования.

Достоинством вихревых расходомеров является, обеспечение низкой зависимости качества измерений от физико-химических свойств жидкости, состояния трубопровода, распределения скоростей по сечению потока и от точности монтажа первичных преобразователей на трубопроводе.

Приборы для измерения расхода жидкости называются вихревые расходомеры.

о измерении расхода

При проведении измерения расхода, в некоторых случая используется понятие количества вещества – это количество жидкости или другой среды, проходящей через поперечное сечение трубопровода в течении определенного промежутка времени(за час, месяц, рабочую смену и т.д.)

Приборы для измерения количества вещества по аналогии с измерением расхода монтируются на – на трубопроводе, с выводом вторичного прибора к оператору.

Вместе со статьей “Измерение расхода жидкости: приборы и методы” читают:

Источник: https://www.nektonnasos.ru/article/gidravlika/izmerenie-raskhoda-zhidkosti/

Современные способы измерения объема жидкости

Объем жидкости измеряется прибором

Одной из важнейших задач молочной промышленности всегда был учет объема продукта: поступившего на обработку, расходуемого в течение технологического процесса, полученного на выходе. Причем эти измерения требуются как для технологических задач, так и для экономического учета.

О современных способах произведения этих измерений и пойдет речь.Существует несколько подходов к измерению объема жидкости, находящейся в емкости. Все они, однако, имеют одну общую исходную величину, требуемую для расчета.

Эта величина – высота столба жидкости.

Известна формула, устанавливающая математическую связь между плотностью жидкости, высотой ее столба относительно точки измерения, ускорением свободного падения и давлением, оказываемым на дно и стенки сосуда:

P = ρ × g × h P= %rho times g times h

где Р – давление, ρ – плотность жидкости, h – высота столба жидкости, g – ускорение свободного падения (9,8 м/c2).

Итак, зная давление и плотность жидкости, нетрудно рассчитать высоту, до которой она доходит относительно точки измерения. Такой способ измерения называется гидростатическим.

Для того, чтобы узнать давление жидкостииспользуются соответствующие датчики.

В пищевой промышленности, как правило, это датчики с мембраной, имеющие относительно большую плоскость контакта со средой, что позволяет легко отмывать их от остатков продукта.

Среди датчиков давления наиболее распространены датчики с выходным сигналом 4…20 мА, являющимся общемировым стандартом в системах автоматического управления. Например, интеллектуальный датчик давления 4000-SAN.

Сам чувствительный элемент датчика обычно представляет собой тензорезистор – элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от приложенного к нему усилия. Зависимость сопротивления этих элементов от давления известна.

Далее изменение сопротивления электроника датчика приводит к сигналу 4…20 мА.Современные датчики давления часто делаются цифровыми – то есть роль преобразователя играет микроконтроллер, встроенный в датчик.

Такие датчики легче настраивать, они обладают более высокой точностью и могут оснащаться дисплеями, модулями коммуникации и дополнительными функциональными возможностями.

Итак, после того, как получено значение высоты, можно переходить к расчету объема жидкости. Выделяются два основных практических подхода:

  • геометрическое вычисление;
  • аппроксимация линейными отрезками.

1. Первый способ измерения объема жидкости: вычисление высоты

Рисунок 1 — Цилиндрическая емкость с коническим дном

Первый способ подразумевает возможность выражения зависимости высота – объем известной формулой.

Он актуален для емкостей, имеющих несложную форму и построенных из таких стандартных геометрических фигур, как, например, полусфера, конус и цилиндр.

Например, для широко распространенных емкостей в форме цилиндра с коническим дном (Рисунок 2), вычисление будет производиться следующим образом: до тех пор, пока жидкость не достигла края конуса зависимость ее объема от высоты такова:

V = 1 3 × π × Hж × ( ( R 2 + K × H ) 2 + ( R 2 + K × H ) × R 2 + R 2 2 ) V= {1} over {3} times %pi times Hж times ( ( R_{2} + K times H ){2} + ( R_{2} + K times H ) times R _{2} + R_{2} {2})

Где V – объем, Нж – высота столба жидкости, K – конусность

K = R 1 − R 2 H 1 K= { R_{1} – R_{2} } over {H_{1}}

как только высота жидкости достигает края конуса и начинает заполнять цилиндр достаточно взять заранее вычисленный полный объем конической части:

= 1 3 × π × H 1 × ( R 1 2 + R 1 × R 2 + R 2 2 ) = {1} over {3} times %pi times H_{1} times ( R{2}_{1} + R_{1} times R_{2} + R{2}_{2} )

и прибавлять к нему объем жидкости, находящейся в цилиндрической части:

Vц = π × R 1 2 × ( Нж − H 1 ) Vц= %pi times R_{1}{2} times ( Нж – H_{1} )

С учетом степени развития микроконтроллеров, подобный алгоритм возможно реализовать непосредственно в датчике. Не нужно никакое внешнее устройство – датчик сам вычислит объем жидкости, если ввести ее плотность и геометрию емкости.Этот способ, однако, имеет определенные недостатки и ограничения. Они будут рассмотрены далее.

2. Точность измерения давления, производимого датчиком

Отдельно нужно отметить требования к точности измерения давления, производимого датчиком. Нетрудно посчитать, что общепромышленный датчик давления, имеющий погрешность в 0,5 % для емкости высотой в 3 метра даст ошибку измерения в:

( 0 ,5 × 300 ) 100 = 1 ,5 см { {( 0,5 times 300 )} over {100} } = {1,5 см}

Значение не кажется столь большим. Однако, если емкость при этом имеет диаметр, скажем, в 2 метра, погрешность вычисления объема составит:

V = 1 ,5 × 100 2 × π = 47100 см 3 V=1,5 times 100{2} times %pi =47100 см{3}

или 47,1 литров.

Достаточно большое значение, с учетом того, что в течение рабочего дня могут производиться десятки циклов наполнения/опустошения емкости.

При этом данное значение не учитывает дополнительную погрешность, вызываемую перепадами температуры.Именно поэтому датчики для решения задач вычисления объема обычно имеют погрешность не более 0,1 %.

При тех же условиях, такой датчик даст ошибку измерения всего в 9,42 литра, то есть в 5 раз меньшую.

3. Второй способ вычисления: аппроксимация

Рисунок 2 — Емкость под углом

На практике часто встречаются емкости, имеющие искажения формы внутренней поверхности, к которым неприменим геометрический метод вычисления объема емкости.

Например, для емкости, установленной под углом (Рисунок 2), наклон в 2…3 градуса, кажущийся незначительным, сильно нарушит точность измерений – в горизонтальной емкости поверхность жидкости вместо прямоугольника будет иметь гораздо более сложную форму, что значительно меняет зависимость объема от уровня.

Емкость может иметь утопленный в стенку люк. В этом случае нужно производить вычисления уже по трем разным формулам, вместо двух. К тому же, зависимость объема на участке с люком будет куда более сложной, чем дляпрямого цилиндра. Также, геометрический метод на практике неприменим к емкостям, в которых производится перемешивание продукта.

Массивное устройство внутри емкости значительно исказит результаты вычислений – датчик будет показывать объем, больший, чем реальный. Предусмотреть готовые алгоритмы для каждой подобной ситуации и внести их вдатчик – задача практически невыполнимая. Тут на помощь приходит более трудоемкий, но и значительно более гибкий способ измерения.

Если начать заливать в емкость, допустим, по 100 литров жидкости и при этом на каждом шаге отмечать высоту, соответствующую залитому объему, мы получим так называемую «тарировочную таблицу». Суть в следующем: нестандартная форма емкости моделируется с использованием некоторого количества прямых отрезков. Чем их больше, тем точнее будут производиться вычисления.

Таким образом, можно высоте столба жидкости поставить в соответствие ее объем.

Рисунок 3 — Реальная и аппроксимированная зависимости объема жидкости от высоты

Если жидкость, например, находится посередине между двумя точками, то и объем вычисляется, как среднее значение объемов в этих точках (Рисунок 3). Очевидно, что от количества точек, используемых при тарировании,значительно зависит точность результата.

Если для участка с линейной зависимостью объем/высота достаточно двух точек, до для нелинейных участков их требуется гораздо больше. Тарирование на нелинейном участке можно производить шагами, в два раза большими, чем допустимая погрешность на данном участке.

Например, если в конусной части емкости необходимо получить точность не ниже 20 литров, шаги тарирования должны быть не более 40 литров. Тут следует помнить простое правило – чем меньше шаги и больше точек, тем выше итоговая точность работы. Недостаток метода в том, что датчик, перенесенный на другую емкость, снова потребует тарирования.

Однако, единожды оттарированный на одной емкости датчик будет не только давать максимально высокуюточность вычислений, но и позволит подсчитывать объем для жидкостей с различными плотностями – достаточно будет лишь ввести в него это значение.

Это значит, что можно произвести тарирование с использованием обычной воды, а затем, предварительно поменяв значение плотности жидкости в памяти датчика, заливать продукт, имеющий плотность, отличную от плотности воды. Таким образом, мы получаем гибкий и точный метод, позволяющий работать с емкостями любой формы и жидкостями любой плотности.

Инженер отдела проектирования ООО «КИП-Сервис»
Горбоносов М.А.

Источник: https://totalkip.ru/articles/volume_of_liquid

О вашем здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: