Măsurarea Debitelor

1. Aparate de masura

a) Clasificare

În procesele tehnologice măsurarea debitelor de fluide, adică a cantităţii de fluide scurse prin conducte în unitatea de timp, este de cea mai mare importanţă, atât pentru alcătuirea bilanţurilor de materiale cât şi pentru conducerea propriu-zisă a acestor procese. La efectuarea unei măsurări de debit, trebuie să se aleagă întotdeauna metoda de măsurare cea mai adecvată şi care să asigure precizia de măsurare cea mai ridicată pentru cazul respectiv.

După procedeul de măsurare, debitmetrele se pot clasifica în mai multe categorii:

- Debitmetrele cu diferenţă de presiune variabilă sunt aparate al căror principiu de funcţionare se bazează pe măsurarea diferenţei de presiune la un dispozitiv se ştrangulare care se găseşte montat în conducta de curgere a fluidului respectiv. Această diferenţă de presiune serveşte drept măsură a debitului de fluid.

- Debitmetrele de trecere se bazează pe sesizarea presiunii dinamice a fluidului care trece prin conductă de către traductorul aparatului (plutitor, piston, tub pneumometric, etc.), introdus în jetul de fluid. Drept rezultat, traductorul se deplasează, mărimea deplasării servind ca măsură a debitului.

- Debitmetre cu mişcare continuă a dispozitivelor receptoare – aparate a căror traductor efectuează, prin acţiunea eforturilor dinamice ale jetului de fluid, o mişcare de rotaţie sau oscilaţie, viteza de mişcare a traductorului servind drept măsură a debitului.

- Debitmetrele electrice se bazează pe măsurarea parametrilor electrici ai sistemului format din fluidul măsurat şi traductorul aparatului, parametrii care variază în funcţie de mărimea debitului. Valoarea parametrului electric ales serveşte ca o măsură a debitului.

- Debitmetrele termice se bazează pe măsurarea cantităţii de căldură cedată de un element încălzit în jetul de fluid. Această cantitate de căldură serveşte drept măsură a debitului.

- Debitmetrele cu ultrasunete se bazează pe măsurarea parametrilor oscilaţiilor ultrasonice care se propagă în jetul de fluid măsurat.

- Debitmetrele cu izotopi radioactivi se bazează pe măsurarea de către traductorul aparatului de măsură a duratei de timp între impulsurile provocate de recepţionarea particulelor radioactive dozate periodic în fluidul de măsurat. Pe baza acestei indicaţii şi cunoscând intervalul de timp între două introduceri succesive de particule radioactive în jetul de fluid, se determină viteza fluidului prin conductă, care constituie o măsură a debitului.

Din punctul de vedere al modului de transmitere a indicaţiilor, debitmetrele se clasifică în două categorii:

- debitmetre cu indicaţia locală a rezultatului mişcării;

- debitmetre cu transmisie la distanţă a rezultatului măsurării, metoda de transmitere putând fi pneumatică, electrică sau hidraulică.

b) Principii de functionare

Traductoare cu strangulare constantă

La baza concepţiei acestor traductoare stă dependenţa dintre căderea de presiune pe care o suferă un fluid ce traversează o secţiune ştrangulată şi viteza sa. Căderea de presiune, sesizată de un traductor corespunzător, constituie o măsură a debitului de fluid care circulă prin ştrangularea respectivă.

În figura 1 sunt prezentate câteva din cele mai uzuale dispozitive de strangulare: diafragmă simplă, duză, stăvilar, tub Venturi.

Traductoare cu tub capilar

Pentru măsurarea debitelor foarte mici, drept dispozitiv de strangulare se poate folosi un tub capilar (figura 3). În regim de curgere laminar, la un astfel de dispozitiv dependenţa dintre debit şi căderea de presiune este exprimată de relaţia Hagen-Poiseuille:

unde d este diametrul tubului capilar, l este lungimea acestuia, η este vâscozitatea dinamică a fluidului, iar Δp=p1-p2 căderea de presiune pe capilar.