Mjerenje protoka: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Otvorio Mjerenje protoka |
Nadopunio Mjerenje protoka - Tlačni protomjeri |
||
Redak 1:
[[Datoteka:VenturiFlow.png|mini|250px|desno|Prikaz rada Venturijeve cijevi.]]
[[Datoteka:Techfluid-CG34-2500.jpg|mini|250px|desno|Izvedba ''Techfluid-CG34-2500'' [[Rotametar|rotametra]] za mjerenje protoka [[voda|vode]].]]
[[Datoteka:Dumas Neyrpic Current Meter.JPG|mini|250px|desno|Mjerna turbina koja se koristi za mjerenje protoka [[vodna turbina|vodnih turbina]].]]
[[Datoteka:Mjerna prigusnica 1.png|mini|250px|desno|[[Mjerna prigušnica]] prema [[standard]]u ISO 5167 za mjerenje protoka.]]
[[Datoteka:
[[Datoteka:Pitot-cijev.jpg|mini|250px|desno|[[Pitot-cijev]].]]
'''Mjerenje protoka''' vrlo je važan dio svakog [[Proizvodnja|proizvodnog procesa]]. [[Volumni protok|Protok]] je jedna od osnovnih [[Mjerna veličina|fizikalnih veličina]] koja se [[Mjerni instrument|mjeri]] u industrijskom pogonu. Mjerenjem protoka određuju se [[energetika|energetski]] i materijalni podatci na osnovu kojih se određuje [[produktivnost]] procesa proizvodnje. Istovremeno protok je najčešće i osnovna veličina čijom se promjenom upravlja procesom proizvodnje. Mjerenje protoka [[kapljevina]], [[plin]]ova, višefaznih tekućina i [[Suspenzija (kemija)|suspenzija]] je složeno, podložno je brojnim pogreškama, i zato je razvijen je veliki broj različitih mjernih postupka u svrhu točnog i pouzdanog mjerenja.
Line 19 ⟶ 23:
=== Mjerna turbina ===
Mjerna turbina ili turbinski mjerač protoka se sastoji se od male [[turbina|turbine]] (najčešće s 4 krila) čija je [[broj okretaja|brzina okretanja]] turbine u skladu (proporcionalna) s [[brzina|brzinom]] protoka fluida. Krila turbine izrađena su od [[Feromagnetizam|feromagnetičnog]] metala i prolaskom kraj [[magnet]]skog davača (detektora) stvaraju ([[Električni induktivitet|induciraju]]) [[magnetski tok]] (fluks). Magnetski davač djeluje kao pretvornik [[Izmjenična električna struja|promjenljivog magnetskog toka]] koji se dalje pomoću Schmitovog prekidača i pretvornika [[frekvencija|frekvencije]] u [[napon]] pretvara u izlazni napon koji je u skladu s brzinom protoka fluida. Točnost mjerne turbine je oko ±0.5%. Pri malom protoku javljaju se problemi s [[trenje]]m na [[Rotor (elektrotehnika)|rotoru]], pa je određeno koliki malen protok se može učinkovito mjeriti. Mjerne turbine su dosta skupe, te budući da imaju rotor kao pokretni dio više su podložni oštećenjima nego ostali protokomjeri. Zbog složenosti [[Hidrodinamika|hidrodinamičkih]] učinaka (efekata) potrebno je mjerni uređaj posebno umjeriti za svaku tekućinu pri određenoj temperaturi i tlaku (kao i za plinove). Nedostatak mjerne metode je i pad tlaka koji nastaje na turbini, te nemogućnost mjerenja protoka višefaznih tekućina ([[Suspenzija (kemija)|suspenzija]] krutine ili plina).
== Tlačni protomjeri ==
Kada se u [[cijev]]i kroz koju protječe neka [[tekućina]] na određenom mjestu nalazi suženje, različiti [[tlak]] će se javiti u dijelu suženja cijevi, a taj tlak ovisi o [[volumni protok|volumnom protoku]] tekućine. Zbog suženja dolazi do povećanja [[brzina|brzine]] tekućine i pada tlaka. Strujnice tekućine su putanje djelića tekućine koja protječe kroz cijev i njihovo najveće skupljanje je na mjestu iza najužeg [[geometrija|geometrijskog]] otvora. U ovakvom slučaju je potrebno biti u mogućnosti izračunati volumni protok iz razlike tlakova. Izračun se radi uzimajući u obzir [[energija|energiju]] [[fluid]]a u protoku.
Energija u jedinici mase fluida u protoku sadrži tri dijela ([[Bernoullijeva jednadžba]]):
* [[Kinetička energija|kinetičku energiju]] zbog gibanja fluida (''v<sup>2</sup>/2''), gdje je ''v'' – brzina fluida;
* [[Potencijalna energija|potencijalnu energiju]] (''g * h''), gdje je ''g'' – [[gravitacijska konstanta]], a ''h'' – visina protoka;
* [[energija]] uslijed tlaka fluida (energija protoka, ''p/ρ''), gdje je ''p'' – [[tlak]] [[fluid]]a, a ''ρ'' - [[gustoća]] fluida na tlaku i temperaturi promatranog fluida.
Energija jedinice mase fluida biti će u bilo kojoj točki protoka jednaka zbroju navedenih tri dijela (uz zanemarivanje gubitaka tijekom protoka). Najpoznatiji predstavnici mjernih uređaja koji mjere razliku tlakova su prigušnice, Dallove i Venturijeve cijevi, te Pitotova cijev.
=== Mjerna prigušnica ===
[[Mjerna prigušnica]] ([[Engleski jezik|eng]]. ''orifice plate'') se najčešće sastoji od kružne ploče ubačene između prirubnica dvije cijevi. Kružna ploča ima otvor manjeg [[promjer]]a nego su to promjeri cijevi, te na taj način sužava površinu protoka fluida. Sužavanje presjeka izaziva razlike u tlaku prije i iza prigušnice, tj. izaziva pad tlaka iza prigušnice, a pad tlaka može iznositi i do 50%. Na prigušnicama osim glavnog manjeg promjera postoji i još manji pomoćni otvor koji služi za prolaz zaostalog [[zrak]]a ili [[plin]]ova, odnosno ukapljene tekućine. Prigušnice se moraju vrlo pažljivo izrađivati da se izbjegnu dodatni nepotrebni gubici u [[cjevovod]]ima.
=== Dallove i Venturijeve cijevi ===
Pošto mjerne prigušnice izazivaju veliki pad tlaka (do 50%), u slučajevima kada to nije prihvatljivo koriste se Dallove i Venturijeve cijevi. Kod ovih mjernih uređaja pad tlaka iznosi od 5 do 10 %, ali je i razlika tlakova smanjena. Izlazni signal iz Venturijeve cijevi je svega 30% [[snaga|snage]] [[signal]]a kod mjerne prigušnice za iste uvjete, dok je kod Dallove cijevi oko 60% (Dallova cijev je kraća vrsta Venturijeve cijevi). Iako su Dallove i Venturijeve cijevi bolje od prigušnica s [[teorija|teoretskog]] stajališta, ipak postoje praktični problemi kod ugradnje. Skuplje su za proizvesti (npr. Venturijeva cijev bi trebala biti preko 2 [[metar|m]] duga kad bi imala suženje dugo 25 [[metar|cm]] i promjera 15 cm). Izvedba suženja Dallove cijevi najčešće se ugrađuje u postojeće cijevi, ali može biti i posebna izvedba cijevi sa suženjem.
=== Hidrometar ===
[[Hidrometar]] ili vodomjer je sprava za mjerenje brzine protjecanja tekućina (najčešće [[voda|vode]]) i za određivanje količine protekle tekućine kroz neku cijev. Sastoji se od šire cijevi u koju je umetnuta uža, [[Stožac|konusna]] cijev. Razlika tlaka u nekoj točki šire cijevi izvan konusa i na najužem mjestu konusa ovisi o brzini protjecanja fluida kroz cijev, pa se na osnovi toga hidrometra može kalibrirati za izravno očitavanje brzine, odnosno protoka u cijevi.
=== Pitot-cijev ===
[[Pitot-cijev]] ili Pitotova cijev za razliku od mjerne prigušnice, Dallove i Venturijeve cijevi, koji mjere volumni ili maseni protok, mjeri brzinu protoka u određenoj točki.
Na osnovu [[Zakon očuvanja energije|zakona o očuvanja energije]] za [[Idealna tekućina|idealne tekućine]] može se izvesti jednostavan način određivanja brzine tekućine, mjerenjem razlike statičkog i dinamičkog člana tlaka, odnosno odgovarajućih članova u [[Bernoullijeva jednadžba|Bernoullijevoj jednadžbi]]. Mjerni uređaj se sastoji
od dvije [[Kapilarnost|kapilare]] spojenih na diferencijalni [[manometar]]. Jedna kapilara ima otvor okomit na strujnice tekućine (ili plina), a druga kapilara ima otvor paralelan sa strujnicama. U prvoj kapilari djeluje tlak jednak zbroju statičkog i dinamičkog tlaka, a u drugoj kapilari vlada statički tlak. Mjerni signal je razlika dvaju tlakova. Pogreška mjerenja Pitotove cijevi je oko 2% za brzine fluida do 150 [[Metar u sekundi|m/s]].
== Izvori ==
| |||