Co to jest licznik przepływu?

Czym jest licznik przepływu?

Definicja licznika przepływu

Licznik przepływu to urządzenie służące do pomiaru prędkości przepływu ciał stałych, cieczy lub gazów.

• Typy liczników przepływu

• Mechaniczne liczniki przepływu

• Optyczne liczniki przepływu

• Liczniki przepływu otwartego kanału

Mechaniczne liczniki przepływu

Liczniki przepływu o pozytywnym wypychaniu

Te liczniki mierzą prędkość przepływu poprzez uwięzienie płynu w komorze i zmierzenie jego objętości. Jest to podobne do napełnienia wiadra wodą do określonego poziomu, a następnie pozwalania jej na odpływ.

Tego typu liczniki przepływu mogą mierzyć przerywane przepływy lub niewielkie prędkości przepływu i są odpowiednie dla dowolnej cieczy, niezależnie od jej lepkości lub gęstości. Liczniki przepływu o pozytywnym wypychaniu można uznać za odporne, ponieważ nie są one wpływowane przez turbulencję w rurze.

Do tej kategorii zaliczają się liczniki z kołyszącym się dyskiem, liczniki z napędzanym tłokiem, oscylacyjne lub obrotowe liczniki tłokowe, dwurotorowe liczniki takie jak liczniki zębate, liczniki z ovalem zębatym (Rysunek 1) i liczniki z helicoidalnymi zębami.

Liczniki przepływu masy

Te liczniki szacują prędkość przepływu poprzez pomiar masy substancji przepływającej przez nie. Są one często używane w przemyśle chemicznym, gdzie pomiary oparte na masie są ważniejsze niż te oparte na objętości.

Do tej kategorii zaliczają się termiczne liczniki (Rysunek 2a) i liczniki Coriolisa (Rysunek 2b). W przypadku termicznych liczników, przepływ płynu ochładza sondę, która jest wcześniej nagrzaną do określonej temperatury. Utrata ciepła może być wykryta i użyta do określenia prędkości przepływu płynu.

Z drugiej strony, liczniki Coriolisa działają na zasadzie zasady Coriolisa, w której przepływ płynu przez drgającą rurę powoduje zmianę częstotliwości, przesunięcia fazowego lub amplitudy, co daje miarę prędkości przepływu.

Liczniki przepływu różnicowego ciśnienia

Liczniki przepływu różnicowego ciśnienia mierzą przepływ obserwując spadek ciśnienia, gdy płyn przepływa przez przeszkodę w swojej ścieżce. Gdy przepływ płynu wzrasta, spadek ciśnienia na przeszkodzie również wzrasta, co jest rejestrowane przez liczniki. Prędkość przepływu jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z tego spadku ciśnienia, zgodnie z równaniem Bernoulliego.

Liczniki z płytą orifice, liczniki z dyszą, liczniki z rurką, liczniki z tubą pilotową, liczniki z łokciem, liczniki z celem, liczniki Dall, liczniki stożkowe, liczniki Venturi, liczniki laminarne i liczniki o zmiennej powierzchni (rotametry) to kilka przykładów liczników przepływu różnicowego ciśnienia.

Liczniki przepływu prędkości

Liczniki przepływu prędkości szacują prędkość przepływu poprzez pomiar prędkości płynu. Prędkość daje bezpośrednią miarę prędkości przepływu, ponieważ są one proporcjonalne. Te liczniki mogą mierzyć prędkość za pomocą różnych metod, w tym turbin.

W zależności od metody wykorzystywanej do określenia prędkości, istnieją różne rodzaje liczników przepływu prędkości, takie jak liczniki turbinowe, liczniki z wirami, liczniki Pitota, liczniki z łopatkami, liczniki Paddle lub Pelton, jednostrumieniowe liczniki i wielostrumieniowe liczniki.

Pomiary prędkości przepływu płynów w zagrożonych środowiskach, w tym w przypadku górniczych, wymagają nieinwazyjnych liczników przepływu. Liczniki przepływu SONAR, które są rodzajem liczników prędkości, spełniają tego typu wymagania. Ponadto, ultradźwiękowe liczniki przepływu oraz elektromagnetyczne liczniki przepływu również stanowią część liczników prędkościowych.

Optyczne liczniki przepływu

Optyczne liczniki przepływu używają światła do pomiaru prędkości przepływu. Zwykle wykorzystują promień laserowy i fotodetektory. Cząsteczki gazu rozpraszają promień laserowy, tworząc impulsy wykrywane przez odbiornik. Pomiar czasu między tymi sygnałami pozwala określić prędkość gazu.

Jako że te liczniki mierzą rzeczywistą prędkość cząsteczek składających się na gazy, nie są one wpływowane przez warunki termiczne ani zmiany w przepływie gazu. Dzięki temu są w stanie dostarczać bardzo dokładne dane dotyczące przepływu nawet w najmniej sprzyjających warunkach, np. przy wysokiej temperaturze i ciśnieniu, dużej wilgotności itp.

Liczniki przepływu otwartego kanału

Liczniki przepływu otwartego kanału są używane do pomiaru prędkości przepływu płynu, którego ścieżka przepływu obejmuje swobodną powierzchnię. Liczniki weir i flume (Rysunek 6) to liczniki przepływu otwartego kanału, które wykorzystują pomocnicze urządzenia, takie jak bąbelki lub pływaki, do pomiaru głębokości płynu w określonym punkcie. Na podstawie tej głębokości można uzyskać prędkość przepływu płynu.

Z drugiej strony, w przypadku pomiaru przepływu otwartego kanału opartego na testach barwnikowych, używa się pewnej predeterminowanej ilości barwnika lub soli, aby zmienić stężenie płynącego strumienia płynu. Powstałe rozcieńczenie daje miarę prędkości przepływu płynu. Należy zauważyć, że precyzja, z jaką liczniki muszą działać, jest określona przez zastosowanie, dla którego są używane.

Na przykład, gdy chcemy monitorować przepływ wody przez rurę w naszym ogrodzie, wystarczy użyć licznika przepływu o niższej precyzji niż ten, który będzie używany, gdy będziemy musieli monitorować przepływ alkalicznego środka przeznaczonego do procesu chemicznego. Poza tym należy zwrócić uwagę, że liczniki przepływu, gdy są używane w połączeniu z zaworami przepływowymi, mogą skutecznie wykonywać działania kontrolne.