Ротаметр - Rotameter
А ротаметр это устройство, которое измеряет объемный расход жидкости в закрытой пробирке.[1]
Он относится к классу счетчиков под названием расходомеры с переменным сечением, которые измеряют скорость потока, позволяя изменять площадь поперечного сечения, через которую проходит жидкость, вызывая измеримый эффект.[2]
История
Первый измеритель переменной площади с вращающимся поплавком был изобретен Карлом Кюпперсом в Аахен в 1908 г. Это описано в немецком патенте 215225. Феликс Мейер основал компанию "Deutsche Rotawerke GmbH" в Аахен признавая фундаментальную важность этого изобретения. Они улучшили это изобретение, добавив новые формы поплавка и стеклянной трубки. Кюпперс изобрел специальную форму внутренней части стеклянной трубки, которая реализовала симметричную шкалу потока.
Торговая марка Rotameter была зарегистрирована британской компанией GEC Elliot automation, Rotameter Co. Во многих других странах торговая марка Rotameter зарегистрирована в Германии компанией Rota Yokogawa GmbH & Co. KG, которая в настоящее время принадлежит Yokogawa Electric Corp.
Описание
Ротаметр состоит из конической трубки, обычно сделанной из стекла с «поплавком» (фасонный груз, изготовленный из анодированного алюминия или керамики), внутри которого толкается вверх тянуть сила потока и притягивается вниз под действием силы тяжести. Сила сопротивления для данной жидкости и поперечного сечения поплавка равна функция квадрата скорости потока, см. уравнение сопротивления.[3]
Высшее объемный расход через заданную область увеличивается скорость потока и сила сопротивления, поэтому поплавок будет выталкиваться вверх. Однако, поскольку внутренняя часть ротаметра имеет форму конуса (расширяется), площадь вокруг поплавка, через которую проходит среда, увеличивается, скорость потока и сила сопротивления уменьшаются до тех пор, пока механическое равновесие с весом поплавка.
Поплавки бывают самых разных форм, из которых наиболее распространены сферы и эллипсоиды. Поплавок может иметь диагональные канавки и частично окрашенный, чтобы он вращался в осевом направлении при прохождении жидкости. Это показывает, застрял ли поплавок, поскольку он будет вращаться, только если он свободен. Показания обычно снимаются в верхней части самой широкой части поплавка; центр эллипсоида или вершина цилиндра. Некоторые производители используют другой стандарт.[3]
«Поплавок» не должен плавать в жидкости: она должна иметь более высокую плотность, чем жидкость, иначе она будет всплывать вверх, даже если нет потока.
Механический принцип измерения обеспечивает устройство для измерения расхода, которое не требует электроэнергии. Если трубка сделана из металла, положение поплавка передается на внешний индикатор через магнитную муфту. Эта возможность значительно расширила диапазон применений расходомера с переменным сечением, поскольку измерения можно наблюдать удаленно из процесса или использовать для автоматического управления.[3]
Преимущества
- Ротаметр не требует внешнего питания или топлива, он использует только внутренние свойства жидкости, наряду с силой тяжести, для измерения расхода. [3]
- Ротаметр также является относительно простым устройством, которое можно массово изготавливать из дешевых материалов, что позволяет широко использовать его.
- Поскольку площадь проточного канала увеличивается по мере того, как поплавок движется вверх по трубе, масштаб приблизительно линейный.[2]
- Используется прозрачное стекло, обладающее высокой устойчивостью к тепловым ударам и химическому воздействию.
Недостатки
- Из-за того, что он зависит от способности жидкости или газа вытеснять поплавок, градуировки на данном ротаметре будут точными только для данного вещества при данной температуре. Главное важное свойство - плотность жидкости; однако вязкость также может быть значительной. Идеально сконструированы поплавки, нечувствительные к вязкости; однако это редко можно проверить по спецификациям производителей. Можно использовать либо отдельные ротаметры для разной плотности и вязкости, либо несколько шкал на одном ротаметре.[1]
- Поскольку работа ротаметра зависит от силы тяжести, ротаметр должен быть ориентирован вертикально. Значительная ошибка может возникнуть, если ориентация значительно отклоняется от вертикали.
- Из-за индикации прямого потока разрешение относительно низкое по сравнению с другими принципами измерения. Зачитать неуверенность становится хуже в нижней части шкалы. Колебания поплавка и параллакс может еще больше увеличить неопределенность измерения.[1]
- Поскольку считывание с поплавка необходимо проводить через текущую среду, некоторые жидкости могут затруднять считывание. Для электронного измерения положения поплавка может потребоваться датчик.
- Ротаметры нелегко адаптировать для машинного считывания; хотя имеются магнитные поплавки, которые выводят толкатель за пределы трубы.[1]
- Ротаметры обычно не производятся с размерами более 6 дюймов / 150 мм, но байпасные конструкции иногда используются на очень больших трубах.[2]
использованная литература
- ^ а б c d Р. К. Бейкер. Справочник по измерению расхода: промышленные образцы, принципы работы, характеристики и приложения. (2016) 790 стр. ISBN 110704586X, ISBN 9781107045866
- ^ а б c Бродки, Роберт С .; Херши, Гарри К. (2003), Транспортные явления: единый подход, Brodkey Publishing (McGraw Hill), стр. 471–476, ISBN 0-9726635-8-4
- ^ а б c d Flow Р. Миллер, Справочник по измерительной технике. 1168 стр. McGraw-Hill Education; (1996), ISBN 0070423660, ISBN 9780070423664