236384413 Cap 5 Masurarea Debitului

8/17/2019 236384413 Cap 5 Masurarea Debitului

1/30

M`surarea debitului 1

5. M~SUR ARE A DEBITULUI

5.1. Gener alit`\i

5.1.1. Def ini\ii

Debitul r er e!int` "antitatea de #ater ial tr ans$rtat` %n unitatea de ti#. A"esta se $ate e&r i#a "a'

( Debit #asi"' Qm = ρwA (5.1)

( Debit )$lu#i"' Q = wA =Qmv

ρ

(5.2)

( Debit *r a)i#etr i"' Qg = ρgwA = gQm = v (5.3)

unde' ρ + densitatea fluidului [kg/m3]

, + )ite!a de "ur*ere [m/s] A + ar ia se"\iunii de "ur*ere [m

2]

* + a""eler a\ia *r a)ita\i$nal` [m/s2]

Aar atul "u "are se #`s$ar ̀ debite se nu#e-te debit#etr u .

5.1.. Unit`\i de #`sur ̀

%n S.I. alte unit`\i de #`sur ̀

( Debit #asi"'( Debit )$lu#i"'

/*0s#0s

t02#023 l0s

( Debit *r a)i#etr i"' 40s

5.1.. Tiuri de aar ate de #`sur ̀

5lasif i"ar ea debit#etr el$r du` r in"iiul de f un"\i$nar e'

( "u #$dif i"ar ea *e$#etr iei de "ur *er e' se #`s$ar ̀ dif er en\a de r esiunedat$r at` unui dis$!iti) de str an*lar e sau s"2i#b`r ii dir e"\iei de "ur e*er e

( "u tubur i de r esiune' se deter #in` )ite!a fluidului r in r esiunea dina#i"`( "u tur bin`' se #`s$ar ̀ )ite!a de r $ta\ie a aletel$r unei tur bine( "u e"2ilibr u de f$r\e' se #`s$ar ̀ un"tul de e"2ilibr u al unui lutit$r ( )$lu#i"e' se "$nt$r i!ea!` nu#`r ul de )$lu#e dis"r ete tr ansf er ate( ele"tr $#a*neti"e' #`s$ar ̀ "6#ul #a*neti" indus r intr7un #a*net %n f luid


2/30

( "u efe"t 8$r te&' se #`s$ar ̀ f r e")en\a de desr inder e a tur bi$anel$r r $)$"atede un ele#ent erturbat$r intr $dus %n "ur entul de f luid

( ultr as$ni"e' se deter #in` #$dif i"`r ile unui se#nal ultr as$ni" tr ans#is r intr7unfluid 9#$dif i"ar ea ti#ului de tr an!it sau a f r e")en\ei se#nalului r ef le"tat:

( #asi"e' #`s$ar ̀ debite #asi"e 9ef e"t $r i$lis3 r$"edee ter #i"e:ele #ai des utili!ate debit#etr e sunt "ele "u dis$!iti)e de str an*ular e3

"ele )$lu#i"e3 r $ta#etr ele -i3 "e)a #ai u\in3 debit#etr ele ele"tr $#a*neti"e.Dintr e debit#etr ele #ai n$u a`r ute3 "6-ti*` teren "ele #asi"e -i "u ef e"t$r i$lis. ;a\` de debit#etr ele "u ultr asunete -i 8$rte& e&ist` r e\iner i entruutili!ar e.

5.. Debit#etr e "u #$dif i"ar ea *e$#etr iei de "ur *er e

5.2.1. De bitmetr e cu dispozitive de str !gu"r e


3/30

7 debitul #asi"' D = αA

2ρ ( p1 − p2)

[kg/s] (5.')

%n "are s7a def init "$ef i"ientul de debit' α =1

ξ

(5.)

$ef i"ientul de debit este $ #`r i#e adi#ensi$nal` "are se deter #in`e&er i#ental %n f un"\ie de tiul r e!isten\ei l$"ale3 "alitatea sur af e\ei er e\il$r -i$!i\ia r i!el$r de r esiune.

Dis$!iti)ele de str an*ular e 9diaf r a*#`3 a >uta > sau tub 8entur i: se f abr i"`din' ala#`3 br$n! + entru a`? $\el de "alitate 7 entru abur sur a%n"`l!it3 aer u#ed3 *a!e3 li"2ide? $\el in$&idabil 7 entru f luide "$r $!i)e.

A)anta >e -i li#it`r i'

( intr $du" ier der i de r esiune l$"ale 9er#anente: + "ele #ai #i"i latubul 8entur i -i "ele #ai #ar i la diaf r a*#` + r e!ult` "$stur i suli#entar eentr u $#ar e

( dif er en\a de r esiune *ener at` + "ea #ai #i"` la tubul 8entur i -i "ea#ai

r idi"at` la diaf r a*#`( re\ s"`!ut 9"ea #ai ief tin` este diaf r a*#a -i "el #ai s"u# tubul8entur i:( nu are "$#$nente %n #i-"ar e( #$nta > -i %ntr e\iner e u-$ar ̀( se "$r $dea!` %n ti# 9"el #ai bine r e!ist` tubul 8entur i -i "el #ai u\in

diaf r a*#a: + r e!ult` er $r i de #`sur ̀( ne"esit` $ $r\iune liniar ̀ de "$ndu"t` %nainte -i du` dis$!iti)ul de

str an*ular e3 entru r ela&ar ea "ur *er ii( )al$ar ea #`sur at` este inf luen\at` de' l$"ul de a#lasar e al r i!el$r de r esiune

+ "r iter iul Re@n$lds3 di#ensiunile dis$!iti)ului de str an*ular e -i ale "$ndu"tei3ar a#etr ii de stare ai fluidului 9r esiune3 te#er atur ̀ 3 densitate et".:3 r e!en\ar e!isten\el$r l$"ale %n ar $ier ea dis$!iti)ului de str an*ular e.

5..1.1. Diaf r a*#a

Diaf r a*#a "$nst` dintr7$ la"` #etali"` "are are %n inter i$r un $rifi"iu dedi#ensiuni "un$s"ute. A"easta se #$ntea!` %n inter i$r ul "$ndu"tei.

Inainte de diaf r a*#` r esiunea stati"` are $ #i"` "r e-ter e3 dat$r it`tur bulen\el$r de "ur*ere "e aar %n lun*ul "$ndu"tei 9f i*.5.1:. Du` intr ar ea %ndiaf r a*#`3 dat$r it` f r e"`r il$r -i tur bulen\el$r 3 $ arte din ener *ia fluidului setr ansf $r #` %n ener *ie s$n$r ̀ -i "`ldur ̀ . a ur#are3 are l$" $ s"`der e a""entuat` ar esiunii.


4/30


5/30

5lasif i"ar ea diaf r a*#el$r du` f $r #a $r if i"iului 9f i*.5.:'# "ir "ular

# "u se*#ent' entru eli#inar ea "elei de7a d$ua f a!e

5lasif i"ar ea diaf r a*#el$r du` r $f ilul diaf r a*#ei 9f i*ur a 5.:'# "u #u"2ie as"u\it` 9fi*. 5. 7 a:' Este r$filul "el #ai des utili!at. Diaf r a*#a se

#$ntea!` astf el %n"6t s` r eia )6na de fluid "u #u"2ia as"u\it`.# "u #u"2ie te-it` 9fi*. 5. 7 b:' Diaf r a*#a se #$ntea!` astf el %n"6t s` r eia )6na

de fluid "u artea de #u"2ie teBit`.# "u #u"2ie dr eat` 9fi*. 5. 7 ":' Se utili!ea!` entru debite bidir e"\i$nale.

#u"2ieas"u\it`

debit

#u"2iete-it`

debit

f ̀ r ̀te-itur ̀

debit

9a: 9b: 9":

;i*. 5. uta >3 r e!ult`debitul 9r ela\iile 5.C -i 5.:.

A >uta >ul se utili!ea!` entru li"2ide -i*a!e "u )ite!e #ar i de "ur*ere -i ar a#etr ii9r esiune3 te#er atur ̀ : #$der a\i.

Tubul 8entur i "$nst` dintr7un $r if i"iu

"alibr at "are are la intr ar e un "$n "$n)er *ent3la #i>l$" $ arte "ilindr i"` -i la ie-ir e un "$ndi)er *ent 9f i*ur a 5.C:. A"esta se $ate utili!aentru li"2ide -i *a!e "u ar a#etr ii #$der a\i.


6/30

5... Debit#etr u "u "$t

pe

Debit#etr ul "u "$t se ba!ea!` ef $r\a "entr if u*` *ener at` de fluidla

9r esiune#ai #ar e:

*c

pi9r esiune#ai #i"`:

tre"erea r in "$tur i de "$ndu"t`9f i*.5.:. e -i li#it`r i'

( se eli#in` r $ble#ele le*ate de er $!iunea dis$!iti)ului de str an*ular e9re"$#andat entru abur saturat "u ar a#etr ii r idi"a\i:

( nu se intr $du" ier der i de r esiune l$"ale suli#entar e( dif er en\a de r esiune 9-i de"i r e"i!ia de #`sur ̀ : are $ )al$ar e r elati) #i"`

5.. Debit#etr e "u deter #inar ea )ite!ei de "ur *er e

5..1. Debit#etr e "u tur bin`

Debit#etr ul "u tur bin` se utili!ea!` entru li"2ide -i *a!e. A"esta "$n\ineun r$t$r u-$r "u alete r adiale -i un tradu"t$r entru #`sur ar ea )ite!ei de r $ta\ie9r $$r\i$nal` "u )ite!a fluidului3 de"i "u debitul:.

R$t$r ul $ate a)ea a&ul %n lu*ul a&ului "$ndu"tei 9f i*ur a 5.F + a:

sau er endi"ular e a"esta 9f i*ur a 5.F + b:. In f un"\ie de fluid3 a"esta se"$nstr uie-te din' alu#iniu3 $\el in$&idabil3 #$nel3 titan3 lasti" et".

trductor

rotor

9a: "u a&ul %n lun*ul "$ndu"tei 9b: "u a&ul er endi"ular e "$ndu"t`

;i*. 5.F Debit#etr u "u tur bin`

Tr adu"t$r ul se utili!ea!` entru tr ans#iter ea )ite!ei de r $ta\ie a aletel$r %n af ar a "$ndu"tei. ele #ai des utili!ate tradu"t$are sunt "ele ele"tr i"e ba!ate eindu"\ia ele"tr $#a*neti"`' r elu"ti) 9f i*.5.: -i indu"ti) 9f i*.5.1H:.


7/30

M`surarea debitului

Ma*net

B$bin`

e -i li#it`r i'

( r e"i!ie bun`( )al$ar ea #`sur at` este inf luen\at` de )6s"$!itatea f luidului( "6#ul #a*neti" $ate fi erturbat din e&ter i$r ( sensibil la -$"ur i #e"ani"e3 la #ur d`r ie 9se an"r asea!`:( #en\iner ea dir e"\iei tur binei r er e!int` $ r $ble#`( aar atul nu r ̀ sunde instantaneu la )ar ia\iile de debit3 dat$r it` iner\iei iesel$r

#$bile 9nu este re"$#andat entru #`sur ar ea debitel$r r aid )ar iabile:

8ar iante "$nstr u"ti)e'

I Debit#etr u "u tur bin` de inser \ie

Debit#etr ul "u tur bin` de inser\ie este utili!at entru "$ndu"te "u dia#etr u#are 9siste#e de ali#entar e "u a`3 "$ndu"te entru ir i*ar e et".:.

A"esta utili!ea!` $ #i"r $tur bin` "u dia#etr u #ai #i" de"6t "el al"$ndu"tei 9f i*ur a 5.11:. Mi"r $tur bina este le*at` de tradu"t$r r intr7un "ablu dele*`tur ̀ .


8/30

trductor

"ablu #i"r $tur bin` 8ite!a de r $ta\ie a aletel$r tur binei se#`s$ar ̀ r in indu"\ie #a*neti"`3 "u a >ut$r ul uneib$bine a#lasate la "a`tul "ablului de le*`tur ̀ .

;i*. 5.11 Debit#etr u "u tur bin` de inser\ie


( aarat $rtabil 9$ate fi intr $dus0e&tr as din "$ndu"t` %n lin` sar "in`:( ief tin

( r e"i!ie s"`!ut`3 #ai ales %n "a!ul debitel$r #i"i( ti# de r ̀ suns #ai s"urt( ntr eJiner e u-$ar ̀ 9s"2i#bar e f a"il` a r $t$r ului:( #`s$ar ̀ )ite!a un"tual 9nu se #`s$ar ̀ $ )ite!` #edie:.

I M$r i-"a 2idr auli"`

M$r i-"a 2idr auli"` se utili!ea!` entru #`sur ar ea debitului din "$ndu"te"u dia#etr u #are3 "anale des"2ise3 r 6ur i et".

M$r i-"a 2idr auli"` are a"ela-i r in"iiu def un"\i$nar e "u "el al debit#etr ului "utur bin`. Aar atul "ur inde 9f i*ur a 5.1:'

7 un r$t$r "u a&ul er endi"ular edir e"\ia de "ur*ere3 a#lasat deasur afluidului %n "ur *er e

7 un tradu"t$r entru #`sur ar ea )ite!ei der $ta\ie a r $t$r ului

;i*. 5.1 M$r i-"` 2idr auli"`

a -i tur bina de inser\ie3 #$r i-"a 2idr auli"` este un aarat ief tin3 dar "ur e"i!ie s"`!ut` 9#ai ales %n "a!ul debitel$r r eduse:.

5... Tuburi de r esiune

;un"\i$nar ea tubur il$r de r esiune se ba!ea!` e def ini\ia r esiunii t$tale afluidului3 "a su#` dintr e r esiunea stati"` s -i r esiunea dina#i"` d'

p = p + p = p +w [mc] (5.+)

t s d s2 g

2


9/30

Da"` se #`s$ar ̀ s -i d3 r in "al"ul se $b\ine )ite!a3 r ese"ti) debitul de f luid'

Q = wA = 2 g ( pt− p

s) ⋅

A

[m3/s] (5.1,)

A#lasar ea r i!el$r de r esiune '

e -i li#it`r i'

( si#lu3 ief tin( nu are "$#$nente %n #i-"ar e( r$du"e ier der i de r esiune #i"i( surse de er $r i' #$dif i"ar ea r$filului de )ite!e3 %nf undar ea r i!el$r de r esiune.


10/30

Tubul $r ̀ sau %n "$ndu"te "u dia#etr u #ar e.

I Tubul


11/30

;$r\ele "are a"\i$nea!` asura lutit$r ului sunt 9fi*. 5.1C:'

p27 *reutatea lutit$r ului' - = .

p⋅ ρ

p⋅ g

* p1 *7 f $r\a ar 2i#edi"`' * = . p ⋅ ρ ⋅ g

7 f $r\a e&er "itat` de r esiune de >$s %n sus'

* 7 f $r\a e&er "itat` de r esiune de sus %n >$s'

* p1 = p1 A p*

p 2= p

2A

p

* p2 - 7 f $r\a de f r e"ar e dintr e fluid -i lutit$r' *

p1unde' ρ 3 ρ + densitatea lutit$r ului0f luidului [kg/m

3]

f

*"uid

;i*. 5.1C R$ta#etr u

13 + r esiune fluidului %nainte0du` lutit$r [$] A + se"\iunea lutit$r ului [m2]

Da"` se ne*li>ea!` f r e"ar ea dintr e fluid -i lutit$r 3 la e"2ilibr u'

- + * p 2

= *+ * p1

(5.11)

Dif er en\a f $\el$r ;1 -i ; se e&r i#` "a $ ier der e l$"al` de r esiune'

w 2

∆* p = *

p1− *

p 2= A

p⋅ ∆ p

"oc= A

p ξ ρ

2(5.12)

E&li"it6nd r ela\iile de "al"ul ale f $r\el$r 3 se $b\ine debitul )$lu#i"'

Q = (A−A

)w = (A− A)

2 g ρ p− ρ

(5.13)

p p p ξA pρ

%n "are' A + se"\iunea "$ndu"tei [m2]

(A− A ) + se"\iunea inelar ̀ de "ur*ere din >ur ul lutit$r ului [m2]

Kbser )a\ie' 8al$ar ea #`sur at` este inf luen\at` de ar a#etr ii f luidului

9r esiune3 te#er atur ̀ 3 densitate3 )6s"$!itate:3 de"i tr ebuie f ̀"ute "$r e"\ii.

Denu#ir ea de r$ta#etru )ine de la #i-"ar ea de r $ta\ie a lutit$r ului39dat$r at` un$r "r est`tur i din artea suer i$ar ̀ :3 r in "are este #en\inut e a&a desi#etr ie a tubului3 %#iedi"6nd f r e"ar ea sau aderarea la er etele tubului.

$ndi\ii entru utili!ar ea r $ta#etr ului'# tubul tr ebuie s` f ie )erti"al# fluidul tr ebuie s` intr e %n tub e la artea inf er i$ar ̀# lutit$r ul tr ebuie s` aibe densitate #ai #are de"6t fluidul #`sur at 9de $bi"ei se

f a"e din #etal3 $\el in$&3 sti"l` sau lasti":

p


12/30

Tubul tr $n"$ni" se f abr i"` din' sti"l` 9"el #ai des:3 lasti" sau #etal 9"a! %n"are se utili!ea!` un lutit$r #etali" "are atra*e un indi"at$r #a*neti" dine&ter i$r ul tubului:.


( si#lu -i ief tin( #$nta > -i %ntr e\iner e u-$ar ̀( nu ne"esit` sur s` de ali#entar e( ier der i de r esiune #i"i -i r elati) "$nstante %n aar at( s"al` liniar ̀( d$#eniu #are de #`sur ̀( se $t #`sur a debite f $arte #i"i

( se $ate "r e-te r e"i!ia r in "r e-ter ea lun*i#ii de ar"urs a lutit$r ului( nu are er $r i de 2ister e!is( se $ate utili!a entru li"2ide3 *a!e -i abur .

5... Debit#etr u "u ar "

Debit#etr ul "u ar" 9f i*.5.1: f un"\i$nea!` e a"ela-i r in"iiu "a -ir $ta#etr ul3 dar %n l$"ul f $r\ei *r a)ita\i$nale se utili!ea!` un ar ".

*rc *w

*"uid

;i*. 5.1 Debit#etr u "u ar "


( aar atul $ate fi #$ntat -i %n $!i\ie $r i!$ntal`( f luidele "$r $!i)e -i er $!i)e $t deter i$r a ar "ul

5.5. De bitmetr e cu co!tor vo"umic

Debit#etr ele "u "$nt$r )$lu#i" se utili!ea!` entru #`sur ar eadebitel$r )$lu#i"e de li"2ide sau *a!e. ;un"\i$nar ea l$r se ba!ea!` e nu#`r ar ea

un$r )$lu#e dis"r ete de #ater ial "are sunt tre"ute r in aar atul de #`sur ̀ .In f un"\ie de #$dalitatea de tre"ere a )$lu#el$r dis"r ete r in aarat3debit#etr ele $t fi "u #i-"ar e de r $ta\ie 9"u l$bi3 "u r $\i $)ale3 "u r $\i r $f ilateet".: sau "u #i-"ar e de $s"ila\ie 9"u dis" $s"ilant3 "u ar ii$ar e3 "u ist$n$s"ilant3 "u #e#br an` et".:.


13/30


( sunt dis$nibile entru d$#enii )ar iate de #`sur ̀( sunt aarate r elati) ief tine( r e"i!ia de #`sur ̀ nu este inf luen\at` de debitele ulsat$r ii 9de"6t da"` f luidul

antr enea!` aer sau *a!e:( nu ne"esit` ali#entar e de la $ sur s` de "ur ent( nu ne"esit` !$ne drete de "$ndu"t` %nainte0du` aar at( au iese %n #i-"ar e( "$#$nentele sunt suuse u!ur ii.

5.5.1. Debit#etr u "u l$bi

Debit#etr ul "u l$bi se utili!ea!` entru #`sur ar ea debitel$r de *a!e. Aar atul "ur inde d$u` r$t$are sub f $r #` de l$bi3 "are se r$tes" %n dir e"\ii

$use3 "a ur#are a dif er en\el$r de r esiune r$duse de "ur*erea fluidului 9fi*. 5:.R$tir ea liber ̀ a "el$r d$i l$bi du"e la tre"erea r in aarat a un$r )$lu#e

dis"r ete de fluid 9f i*ur a 5.1F:. L$bul de >$s se delasea!` %n sens in)er s a"el$r de"eas$r ni" 6n` a >un*e la $!itia $r i!$ntal`3 ti# %n "are se u#le )$lu#uldin artea de >$s a aar atului. Atun"i "6nd l$bul este %n $!i\ie $r i!$ntala3 el%n"2ide un )$lu# deter #inat de fluid. R$tir ea l$bului %n "$ntinuar e 6n` la$!i\ia )erti"al` du"e la *$lir ea )$lu#ului de fluid trans$rtat. In a"est ti#3 l$bulde sus a a >uns -i el %n $!i\ie $r i!$ntal` -i tr ans$rt` un )$lu# deter #inat de f luid.

Debitul de fluid se $b\ine r in "$nt$r i!ar ea nu#`r ului de r $ta\ii ale l$bil$r .

77 "a#e"a#erara ddee ssuuss''tr ans$rt`-i se *$le-te

77 "a#e"a#erara ddee > >$$ss''

se u#le-i se *$le-te

77 "a#e"a#erara ddee ssuuss''se *$le-te

77 "a#e"a#erara ddee > >$$ss''

tr ans$rt`

77 ""a#ea#e rara ddee ssuuss''se u#le

77 ""a#ea#e rara ddee > >$$ss''

se *$le-te

77 "a#"a# eer r aa dede ssuuss''tr ans$rt`

77 "a#"a# eer r aa dede > >$$ss''

se *$le-te

;i*. 5.1F Debit#etr u "u l$bi


14/30

5.5.. Debit#etr u "u r $\i $)ale

Debit#etr ele "u r $\i $)ale se utli!ea!` entru li"2ide -i f luide )6s"$ase. Aar atul utili!ea!` d$u` r $\i din\ate $)ale 9f i*ur a 5.1G: "are f $r #ea!` un

an*r ena >. R$tir ea an*r ena >ului 9*ener at` de dif er en\a de r esiune dintr e intr ar e -iie-ir e: %n"2ide -i tr ansf er ̀ )$lu#e f i&e de fluid r in aarat. ur ul unui a& #a*neti".Dis"ul #$bil se af l` %ntr7$ "a#er ̀ de#`sur ̀ sf er i"`3 "are la artea suer i$ar ̀

;i*. 5.1 Debit#etr u "u dis" $s"ilant -i inf er i$ar ̀ are "6te $ te-itur ̀ "$ni"`.

;luidul `tr unde -i iese din "a#era de #`sur ̀ r in d$u`des"2i!`tur i. Tre"erea li"2idului r in aarat i#r i#` dis"ului $ #i-"ar e de$s"ila\ie3 dat$r it` dif er en\el$r de r esiune %ntre intr ar ea -i ie-ir ea din aarat.Ks"ila\ia dis"ului du"e la r $tir ea #6ner ului %n >ur ul a&ului #a*neti". La r 6nduls`u3 #a*netul este "ulat la un %nr e*istr at$r #e"ani" sau la un ele#ent detr ans#isie.


15/30

5.5.5. Debit#etr u "u ar ii$ar e

Debit#etr ul "u ar ii$ar e se utili!ea!` entru f luide )6s"$ase.8$lu#ele dis"r ete de fluid se $b\in "u a >ut$r ul unui r$t$r e&"entr i" e

"ar e sunt f i&ate alete 9ar ii$ar e: tensi$nate 9f i*ur a 5.:.

ar "as`R$t$r

Ar ii$ar ̀

Intr ar e

it t i i Ie-ir e

;i*. 5. Debit#etr u "u ar ii$ar e

La tre"erea fluidului3 ar ii$ar ele se "ur bea!`3 l`s6nd s` tr ea"` )$lu#e f i&ede fluid. Debitul se $b\ine r in "$nt$r i!ar ea nu#`r ul de "ur b`r i ale ar ii$ar el$r .

5.5.C. Debit#etr u "u #e#br an`

Debit#etr ul "u #e#br an` se utili!ea!` nu#ai entru *a!e 9f i*ur a 5.:. Aar atul este f $r #at din d$u` "a#ere de #`sur ̀ des`r\ite r intr7$

#e#br an`. Dat$r it` dif er en\el$r de r esiune dintr e intr ar ea -i ie-ir ea dinaar at3 "a#er ele de #`sur ̀ se u#lu -i se *$les" alter nati)3 r $)$"6nd

delasar ea #e#br anei. Mi-"ar ea #e#br anei este r eluat` -i "$nt$r i!at`.

;i*. 5. Debit#etr u "u #e#br an`

5.C. Debit#etr e ele"tr $#a*neti"e

Debit#etr ele ele"tr $#a*neti"e $t fi utili!ate entru $r i"e f el def luide 9)6s"$ase3 #ultif a!i"e3 #urdare3 "$r $!i)e et".:3 indif er ent de r e*i#ul de"ur *er e. Sin*ur a "$ndi\ie "are tr ebuie %ndelinit` este "a fluidul s` f ie "$ndu"ti)din un"t de )edere ele"tr i"3 iar r $r iet`\ile sale ele"tr i"e s` f ie $#$*ene.

;i*. 5 Deb #e ru "u ar $ar e


16/30


17/30


( se $t #`sur a debite bidir e"\i$nale3 "u )ar ia\ie #are -i r aid`( se#nalul de ie-ir e )ar ia!` linar %n f un"\ie de debit( )al$ar ea #`sur at` nu este inf luen\at` de densitate sau )6s"$!itate( nu se intr $du" ier der i de r esiune l$"ale suli#entar e( ne"esit` %ntr e\iner e #ini#` 9)er if i"ar ea ele"tr $!il$r entru a nu se deune

#ater ial e ei3 deuner i "are du" la er $r i de #`sur ̀ :( ne"esit` ali#entar e de la $ sur s` ele"tr i"`( indi"a\ia $ate fi inf luen\at` de un "6# #a*neti" e&ter i$r .

In *ener al se r ef er ̀ utili!ar ea debit#etr el$r "u i#ulsur i de "urent "$ntinuu. A"estea sunt #ai u-$r de instalat3 au di#ensiuni #ai #i"i3 "$nsu#` #aiu\in` ener *ie -i sunt #ai ief tine. In )ar iantele #ai #$derne3 se utili!ea!`i#ulsur i de utere #ai #are -i %n "$nse"in\` *ener ea!` se#nale de debit #ai

uter ni"e.Debit#etr ele ele"tr $#a*neti"e "u i#ulsur i de "urent alter nati) se

utili!ea!` da"` fluidul "$n\ine "antit`\i #ar i de aer 9aer ul are "$nstanta diele"tr i"`#i"`:3 arti"ule s$lide de di#ensiuni dif er ite sau "are nu sunt $#$*en a#este"ate.Utilili!ar ea debit#etr el$r ele"tr $#a*neti"e "u i#ulsur i de "urent "$ntinuu %na"este "a!ur i intr $du"e er $r i #ar i de #`sur ̀ .

5.. Debit#etr e 8$r te&

;un"\i$nar ea debit#etr el$r 8$rte& se ba!ea!` e f en$#enul des"$er it de8$rte&' atun"i "6nd se intr $du"e un $bsta"$l %n "alea unui "urent de fluid af lat %n"ur*ere tur bulent`3 a)al de a"esta aare $ $s"ila\ie er i$di"` a fluidului. A"east`$s"ila\ie se dat$r ea!` f $r #`r ii un$r tur bi$ane 9denu#ite -i )$rte&ur i:3 "ar e

r $)$a"` )ar ia\ii er i$di"e ale )ite!ei -i r esiunii f luidului.Debit#etr ul 8$rte& se ba!ea!` e #`sur ar ea f r e")en\ei de desr inder e

a tur bi$anel$r *enerate n a)al de un ele#ent erturbat$r intr $dus %n "$ndu"t`9f i*.5.5:.

*enerat$r detur bi$ane

!$n` lini-tit`

;luidTur bi$ane

)6na defluid desr ins`

;i*. 5.5


18/30

Debit#etr ul utili!ea!` un ele#ent erturbat$r intr $dus %n "ur entul de f luid.Dat$r it` a"estuia3 )6na de fluid se desarte %n d$u`. Da"` "ur*erea este tur bulent`3%n a)al se f $r #ea!` tur bi$ane 9)$rte&ur i:. La desr inder ea de ele#ent3 tur bi$anele*ener ea!` i#ulsur i de r esiune. ;re")en\a de desr inder e a tur bi$anel$r ester $$r\i$nal` "u )ite!a fluidului 9"u debitul:.

E&er ien\a ar at` "` )ar ia\ia debitului inf luen\ea!` nu#ai f r e")en\a dedesr inder e a tur bi$anel$r 3 nu -i distan\a la "are a"estea se f $r #ea!`. Distan\a la"are se f $r #ea!` deinde nu#ai de f $r #a -i di#ensiunile ele#entului ertur bat$r .

;re")en\a de desr inder e a tur bi$anel$r este dat` de r ela\ia'

=w

td

unde' f + f r e")en\a de desr inder e a tur bi$anel$r d + l`\i#ea ele#entului ertur bat$r l + distan\a dintr e d$u` tur bi$ane "$nse"uti)e

(5.15)

St + nu#`r ul Str $u2al 9"ar a"ter i!ea!` ele#entul ertur bat$r:'

t ="

d

9u!ual St C:

Re!ult` debitul )$lu#i" de f luid'

Q = wA =

⋅ d

A = co!st ⋅ t

%n "are' A + ar ia se"\iunii de tre"ere a f luidului


19/30

5.F. Debit#etr e ultr as$ni"e

Debit#etr ele ultr as$ni"e sunt utili!ate entru #`sur ar ea debitel$r )$lu#i"eale f luidel$r "$r $!i)e sau "u i#ur it`\i3 din "$ndu"te "u dia#etr u #are saudin "anale des"2ise. Mai n$u3 a"estea se utili!ea!` -i entru #`sur ar eadebitel$r de *a!e 9"are abs$rb undele ultr as$ni"e %n r $$r\ie #ar e:.

;un"\i$nar ea debit#etr el$r ultr as$ni"e se ba!ea!` e e#iter ea -ir e"e\i$nar ea unui se#nal de unde ultr as$ni"e tr ans#ise r in fluidul af lat %n"ur*ere. Undele ultr as$ni"e f $l$site au f r e")en\` r idi"at` 9HH /M! 7 5M!:.S$ndele utili!ate entru e#iter ea -i re"etarea undel$r sunt "$nf e"\i$nate din"r istale ie!$ele"tr i"e 9"uar\3 de $bi"ei:. Se utlili!ea!` r $r ietatea l$r "$nf$r# "`r eia a"estea se def $r #ea!` da"` li se ali"` un "6# ele"tr i" 9in)er sul"ar a"ter isti"ii "lasi"e' *enerarea unei sar "ini ele"tr i"e r in def $r #ar ea l$r:.

S$ndele ultr as$ni"e $t fi a#lasate'7 %n inter i$r ul "$ndu"tei' au a)anta >ul "` se $b\ine $ r e"i!ie #ai #are de #`sur ̀

9se#nalul nu este atenuat de er e\ii "$ndu"tei:7 %n e&ter i$r ul "$ndu"tei' au a)anta >ul "` s$nda nu intr ̀ %n "$nta"t dir e"t

"u fluidul 9i#$rtant %n "a!ul f luidel$r a*r esi)e:In f un"\ie de r in"iiul utili!at entru deter #inar ea )it!ei3 e&ist` #ai #ulte

tiur i de debit#etr e ultr as$ni"e' "u ef e"t D$ler 3 "u ti# de tr an!it3 "u tiar de!*$#$t. Indif er ent de r in"iiul utili!at3 se f a"e i$te!a "` fluidul estei!$tr $ r elati) la "$#$rta#entul f a\` de undele ultr as$ni"e -i "` )e"t$r ul)ite!ei #edii este ar alel "u a&a "$ndu"tei.

5.F.1. Debit#etr u "u ef e"t D$ler

Ef e"tul D$ler '

Ef e"tul D$ler ar at` r ela\ia dintr e sensul )e"t$r ului )ite!` -if r e")en\` 9r ese"ti) lun*i#ea de und`:';re")en\a unui se#nal s$n$r er"eut de un $bser)at$r fi& este'7 #ai #ar e' da"` sursa se ar $ie 9lun*i#ea de und` este #ai #i"`: + sursa este

#ai ar$ae atun"i "6nd e#ite $ n$u` und` -i #i"-$r ea!` distan\a dintr e"r estele undel$r 9adi"` λ:

7 #ai #i"`' da"` sursa se de`rtea!` 9lun*i#ea de und` este #ai #ar e:.

f ↓3λ↑

9sunet *r a):

wf %nde`r tar e N f ar $ier e

λ %nde`rtar e O λar $ier e

;i*. 5.C Ef e"tul D$ler

w

f ↑3λ↓

9sunet %nalt:


20/30


21/30

( nu intr $du"e ier der i de r esiune suli#entar e( se utili!ea!` entru f luide "u te#er atur i sub HHP( )al$ar ea #`sur at` este inf luen\at` de densitate 9r in )ite!a sunetului %n f luid:.

5.F.. Debit#etr u "u ti# de tr an!it

E#i\`t$r 0r e"et$r

w 4241

E#i\`t$r 0

r e"et$r

;i*. 5.F Debit#etr u "u ti# de tr an!it

Debit#etr ul "u ti# de tr an!itutili!ea!` d$u` s$nde a#lasate de$ arte -i de alta a "$ndu"tei3 e $dir e"\ie $bli"` %n ra$rt "u sensul "ur *er ii9f i*ur a5.F:. ;ie"ar e s$nd` "$n\ine "6te un e#i\`t$r -i un re"et$r de unde

s$n$r e.ele d$u` s$nde tri#it si#ultan

"6te un se#nal s$n$r una "`tr e "ealalt`.


22/30

22 M`surarea #`ri#il$r neele"tri"e

Din )ite!a fluidului r e!ult` debitul )$lu#i"'

D = wA = k4

1− 4

2⋅

A 4,

[m3/s] (5.2,)

unde' / + f a"t$r de "alibr ar e entru di#ensiunile -i unit`\ile utili!ate A + se"\iunea "$ndu"tei [m

2]

ri!te co!structive6

I Debit#etr u ultr as$ni" a&ial

S$nda a#$nte S$nda a)al Se utili!ea!` %n "a!ul

9e#i\`t$r Q re"et$r: 9e#i\`t$r Q re"et$r:

;i*. 5.H Debit#etr u ultr as$ni" a&ial

"$ndu"tel$r "u dia#etr u #i"3de$are"e er #ite #`sur ar eati#ului de tr an!it e $ distan\`#ult #ai #are "$#ar ati) "udia#etr ul "$ndu"tei 9fi*. 5.H:.

I Debit#etr u ultr as$ni" "u unde #ultile

S$nde

;i*. 5.1 Debit#etr uultr as$ni" "u unde #ultile

Utili!ea!` #ai #ulte s$nde3 entru a#`sur a ti#ul de tr an!it %n #ai #ulte

dir e"\ii 9fi*. 5.1:. A)anta >e'7 eli#in` inter f er en\ele 9de lai#ur it`\i3 bule de aer et".:7 "r e-te r e"i!ia de #`sur ̀ %n "a!ulr$filului de )ite!` neunif $r # 9se"al"ulea!` $ )ite!` #edie:


( se utili!ea!` nu#ai entru f luide "urate3 %ntr7$ sin*ur ̀ f a!`( se $t #`sur a debite #i"i de fluid3 debite bidir e"\i$nale( aarat r $bust( instalar e u-$ar ̀

( $ate fi instalat f ̀r ̀ %ntreruerea r $"esului( #entena\` u-$ar ̀ 9ar$ae ine&istent`:( nu intr $du"e ier der i de r esiune suli#entar e( aarat sensibil la #$dif i"ar ea r e*i#ului de "ur*ere 9#ai u\in %n "a!ul utili!`r ii

undel$r #ultile:( se utili!ea!` entru f luide "u te#er atur i sub HHP( )al$ar ea #`sur at` este inf luen\at` de densitate 9r in )ite!a sunetului %n f luid:.

v


23/30


24/30

5.G.1. 56ntar aut$#at

6ntar ul aut$#at este utili!at entru deter #inar ea debitului #asi" al#ater ialel$r s$lide 9de e&e#lu' debitul de "$#bustibil:.

Mater ial Etal$n

;i*. 5. 6ntar aut$#at

5.G.. 5$nt$r de #as` bas"ulant

Aar atul lu"r ea!` e r in"iiul"6ntar ului "u balan\` 9f i*ur a 5.:.

Su""esiunea $er a\iil$r este'7 se adu"e #ater ial e taler 6n` "6nd

se atin*e $!i\ia de e"2ilibr u7 se *$le-te taler ul7 se "$nt$r i!ea!` $er a\ia -i se r eia.

$nt$r ul de #as` bas"ulant este utili!at entru #`sur ar ea debitel$r #asi"ede li"2ide.

7!trre

Ie-ir e

8as"alibr at

Aar atul este "$#us din d$u`)ase "alibr ate "are bas"ulea!` %n >ur ul unuia&3 astf el %n"6t s` a >un*` e r 6nd %ndr etul intr ̀ r ii %n aarat 9f i*.5.:.

Su""esiunea $er a\iil$r este'7 unul dintr e )ase se u#le7 atun"i "6nd e lin3 dat$r it` *r eut`\ii

suli#entar e3 )asul se r $te-te -i se *$le-te3adu"6nd "el`lalt )as %n dr etul intr ̀ r ii7 $er a\ia se "$nt$r i!ea!` -i se r eia.

;i*. 5. $nt$r de #as` bas"ulant

5.1H. Debit#etr e "u ef e"t 5$r i$lis

Ef e"tul 5$r i$lis' Dat$r it` #i-"`r ii de r $ta\ie a


25/30



26/30

Da"` debitul r in tubur i este dif er it de !er$3 f $r\a $r i$lis *ener ea!` $de)ier e suli#entar ̀ 3 r $du"6nd $ dif er en\` a se#nalului r $)enit de lasen!$r i 9r ef er it$r la $!i\ia3 )ite!a sau a""eler a\ia tubur il$r:.

De)ia\ia dat$r at` ef e"tului $r i$lis aare nu#ai da"` debitul este dif er it de!er$ -i da"` tubur il$r li se i#r i#` $ #i-"ar e de r $ta\ie.

1 2 1 2

;i + f $r\a de iner\ie;d + f $r\a de der i)` 9$r i$lis:

;i*. 5. Debit#etr u $r i$lis + f un"\i$nar e

8ar iant` "$nstr u"ti)`'

I Debit#etr u 5$r i$lis "u tub dr et

e&"ita\ie sen!$r i

w ,

tub de #`sur ̀ Debitul este tre"ut r intr7un tubdret3 "`r uia i se i#r i#` $ #i-"ar e de)ibr a\ie %n artea "entr al` 9fi*. 5.F:.

La e&tr e#it`\ile tubului se af l`d$i sen!$r i "are dete"tea!` $!i\ia3 )ite!asau a""eler a\ia tubului.

e -i li#it`r i'

( asi*ur ̀ $ #`sur ̀ dir e"t` a debitului #asi"( se $ate utili!a entru t$ate tiur ile de li"2ide -i *a!e( )al$ar ea #`sur at` nu deinde de ar a#etr ii fluidului 9r esiune3

te#er atur ̀ 3 densitate: -i ni"i de r$filul de )ite!e( $ate fi utili!at entru f luide f $arte )6s"$ase sau "u arti"$le %n susensie


27/30

M`surarea debitului

( %ntr e\iner e u-$ar ̀( nu are iese %n #i-"ar e "are s` intr e %n "$nta"t dir e"t "u f luidul( nu are $bstr u"\ii %n inter i$r 9intr $du"e $ ier der e de r esiune #ini#` -i are un

"$#$rta#ent bun r elati) la f luidele "u i#ur it`\i:( sensibil la -$"ur i -i )ibr a\ii 9e&ist` "$ndi\ii str i"te de #$nta >' e un su$rt *r eu3

entru a #ini#i!a a"este inf luen\e:( s"u#.

5.11. Debit#etr e ter #i"e

;un"\i$nr ea debit#etr ului ter #i" se ba!ea!` e de!e"2ilibr ul ter #i" "r eatde "ir "ula\ia fluidului 9li"2id sau *a!: r intr7$ "$ndu"t` %n"`l!it`.

Aar atul "ur inde ur #`t$ar ele ele#ente

sen!$r dete#er atur ̀

debit sur s` de"`ldur ̀

sen!$r dete#er atur ̀

r in"iale 9f i*ur a 5.G:'

• $ sur s` de "`ldur ̀ ' $ r e!isten\` %n"`l!it`ele"tr i"

• d$i sen!$r i de te#er atur ̀ 9"u r e!isten\`#etali"`:' "are #`s$ar ̀ te#eratura %n

41 Q 42 d$u` un"te ale fluidului3 a#$nte -i a)al

;i*. 5.G Debit#etr ul ter #i"de %n"`l!it$r .

E&ist` #ai #ulte )ar iante de a#lasar e a sur sei de "`ldur ̀ -i a sen!$r il$r de te#er atur ̀ '

# %n inter i$r ul "$ndu"tei' debit#etr u "u sen!$r i#er sat 9f i*ur a 5.H + a:# %n e&ter i$r ul "$ndu"tei' debit#etr u "u tub 9f i*ur a 5.H + b:

# e $ "$ndu"t` de b@7ass' debit#etr u "u b@7ass 9f i*ur a 5.H + ":

42 9 41 Q

Q

41

429a: "u sen!$r i#er sat 9b: "u tub e&ter i$r 9": "u b@7ass

;i*. 5.H Debit#etr u ter #i"

Debit#etr ul "u sen!$r i#er sat 9f i*ur a 5.H + a: asi*ur ̀ "el #ai bun -i

r aid s"2i#b de "`ldur ̀ "u fluidul3 dar are de!a)anta >ul "` at6t sursa de "`ldur ̀"6t -i sen!$r ii de te#er atur ̀ intr ̀ %n "$nta"t dir e"t "u f luidul.

Debit#etr ul "u tub e&ter i$r 9f i*ur a 5.H + b: a f $st de!)$ltat entrua r $te >a %n"`l!it$r ul -i sen!$r ii de te#er atur ̀ de a"\iunea "$r $!i)` a f luidel$r -ia deuner il$r de i#ur it`\i. In a"east` )ar iant`3 sursa de "`ldur ̀ -i sen!$r ii dete#er atur ̀ sunt %n af ar a "$ndu"tei -i nu #ai intr ̀ %n "$nta"t dir e"t "uf luidul.


28/30

`ldur a este intr $dus` %n r$"es r intr7un tub din >ur ul "$ndu"tei. Sen!$r ii dete#er atur ̀ sunt a#lasa\i e er etele e&ter i$r al "$ndu"tei' un sen!$r sea#lasea!` a#$nte de tubul %n"`l!it3 iar "el`lalt %n i#ediata )e"in`tate a a"estuia. A#lasar ea sen!$r il$r de te#er atur ̀ %n af ar a "$ndu"tei are d$u` in"$n)eniente'ti# de r ̀ suns #ai lun* -i r ela\ie neliniar ̀ %ntre debit -i dif er en\a de te#er atur ̀ .

Debit#etr ul "u b@7ass 9f i*ur a 5.H + ": f a"e $sibil` utili!ar ea aar atuluientru "$ndu"te "u dia#etr u #are3 %n "$ndi\iile unui "$nsu# #ini# de ener *ie3 dar -i a unui ti# de r ea"\ie #ai #are.


29/30

te#er atur ̀ debit nul

debit dif er it de !er $

sur s` de"`ldur ̀

dir e"\ia de "ur *er e

;i*. 5.1 Debit#etr u ter #i" + r$filul de te#er atur i

I Debit#etr u "u %n"`l!ir e "$nstant` asi#etr i"`

In flu&ul de #as` se intr $du"e $ "antitate "$nstant` -i "un$s"ut` de"`ldur ̀ 3 "are du"e la %n"`l!ir ea l$"al` fluidului. A"eeast` %n"`l!ir e l$"al` se#`s$ar ̀ "u a >ut$r ul "el$r d$i sen!$r i de te#er atur ̀ a#lasa\i a#$nte -i a)al desur s`. In a"est "a!3 sen!$r ii nu #ai sunt a#lasa\i si#etr i" f a\` de %n"`l!it$r' unsen!$r este a#lasat a#$nte3 la $ anu#it` distan\` f a\` de %n"`l!it$r 3 iar al d$ileasen!$r este a#lasat a)al3 %n i#ediata ar $ier e a %n"`l!it$r ului.

Debitul #asi" se r e!ult` din '

D k Q

co!s t! t=c

p(4

2

− 41

)vr i bi"

(5.23)

unde' / + "$nstanta aar atului

Debit#etr u "u dif er en\` de te#er atur ̀ "$nstant`

Debit#etr ul are a"eea-i "$nstr u"\ie "a -i "el "u %n"`l!ir e "$nstant`asi#etr i"` sau si#etr i"`. In a"eeast` )ar iant`3 se #en\ine "$nstant` dif er en\a dete#er atur ̀ -i se #`s$ar ̀ "antitatea de ener *ie ne"esar ̀ entru a"easta.

Debitul #asi" se r e!ult` din r ela\ia 95.:.

5.11.. Debit#etr u rin "$n)e"\ie ter #i"`


30/30

ul din f i*ur a 5..

13

D%

> 2

13

D%

> 2

;i*. 5. Utili!ar ea debit#etr el$r #$n$dir e"\i$nale entru debite bidir e"\i$nale

m p

236384413 Cap 5 Masurarea Debitului

Documents

Transcript of 236384413 Cap 5 Masurarea Debitului