Masurarea debitului prin metoda micsorarii locale a sectiunii de curgere

Masurarea debitului prin metoda micsorarii locale a sectiunii de curgere

Diafragma, ajutajul, venturimetrul

Aceasta clasa de instrumente de masura a debitului este una dintre cele mai frecvent utilizate in practica si cuprinde diafragmele, ajutajele si venturimetrele prezentate in figura 7.4. La trecerea fluidului printr-un asemenea instrument apare o diferenta de presiune ca urmare a variatiei de sectiune, diferenta ce se poate masura cu ajutorul unui manometru diferential.

Metoda se aplica pentru conducte de sectiune circulara avand diametre mai mari de 50 mm asezate orizontal si cuprinzand portiuni rectilinii fara rezistente locale in aval si amonte fata de dispozitiv necesare pentru realizarea unei curgeri stabilizate cu simetrie axiala.

STAS 7347-83 alcatuit in conformitate cu normele internationale ISO, reglementeaza modul de folosire a acestor dispozitive. Se noteaza cu D diametrul conductei si cu d - diametrul orificiului diafragmei.

Ecuatiile pentru debitul volumic si masic recomandate prin STAS 7347-83 sunt:

; (7.7)

. (7.8)

Ecuatiile sunt valabile si in cazul celorlalte dispozitive: ajutajul si venturimetrul. Deosebirea este ca acestea din urma dau o cadere de presiune remanenta mai mica, deci introduc pierderi de sarcina mai mici. Din aceasta cauza, in principiu, precizia lor este mai mica.

Coeficientul a se numeste coeficient de debit. Este functie de raportul diametrelor si de numarul Reynolds al curgerii stabilizate in conducta, fiind dat in standardul amintit prin valori tabelate obtinute experimental prin masurari de mare acuratete. Nu se accepta extrapolarea valorilor in afara domeniului dat.

Coeficientul e se numeste coeficient de detenta conform standardului, se aplica numai fluidelor compresibile si este functie de exponentul adiabatic al gazului. Pentru fluide incompresibile este 1.

Alte dispozitive practice pentru masurarea debitului bazate pe micsorarea sectiunii de curgere

Practic, orice rezistenta hidrodinamica avand o geometrie fixa introdusa in curgerea unui fluid poate constitui un dispozitiv pentru masurarea debitului. Precizia nu mai este cea data prin standardul pentru dispozitivele de mai sus, dar metoda poate fi mult mai ieftina. Pentru o precizie mai buna se recomanda o etalonare a dispozitivelor prin determinarea practica a curbei de etalonare (debit in functie de presiunea diferentiala).

In cazul general, relatia pentru determinarea vitezei intr-una dintre sectiunile rezistentei hidrodinamice se obtine prin aplicarea ecuatiei lui Bernoulli intre sectiunile unde se afla prizele de presiune statica (tinand seama de rezistentele locale si liniare daca este cazul) si ecuatia de continuitate. Din rezolvarea acestui sistem de doua ecuatii cu doua necunoscute si anume vitezele in cele doua sectiuni se obtine una dintre viteze.

De exemplu, pentru un ajutaj convergent (confuzor) montat la iesirea unui fluid dintr-o instalatie (de exemplu de ventilatie - fig. 7.5), debitul volumic rezulta din relatia:

, (7.9)

unde coeficientul de rezistenta locala al ajutajului este

In figura 7.6 este prezentat un confuzor montat pe o conducta. Aceeasi relatie (7. 9) este valabila si pentru acest caz.

Se are in vedere faptul ca in cazul acestor metode este necesar ca in amonte de confuzor sa existe o portiune rectilinie de conducta avand lungimea de cel putin (1520) D, iar pentru cazul din figura 7.6 si o portiune rectilinie in aval, avand lungimea de cel putin (510) D. Pentru o precizie mai buna este necesar ca la aplicarea ecuatiei lui Bernoulli sa se ia in consideratie pierderile liniare de sarcina pe portiunile de conducta dintre prizele de presiune si rezistenta locala.

O alta varianta este folosirea unui cot. Datorita unei distributii nesimetrice a presiunii fluidului la iesirea din cot se recomanda amplasarea cel putin a prizei aval la o anumita distanta (510D).

In figura 7.7 se sugereaza o metoda pentru determinarea debitului bazata pe determinarea depresiunii p₂ care apare la montarea unui ajutaj pe racordul de aspiratie (din mediul ambiant) al unui ventilator centrifugal. Depresiunea se poate masura cu un tub piezometric vertical, asa cum se arata in figura, sau inclinat - daca depresiunea este mica - iar pentru ajutajul convergent avand o raza de curbura mare se poate considera un coeficient z = 0,05. Aplicand teorema energiei intre un punct aflat inaintea ventilatorului, in mediul ambiant (avand viteza 0 si presiunea relativa 0) si punctul de intrare in ventilator, se obtine debitul volumic sub forma:

. (7.12)

Depresiunea p₂ rezulta din ecuatia hidrostaticii pentru planul suprafetei libere a lichidului din vas:

, (7.13)

iar daca tubul este inclinat, facand un unghi a fata de planul orizontal:

, (7.14)

unde l este lungimea zonei cu lichid piezometric din tubul inclinat.