Determinarea debitului fluidelor [606617]

1

REFERAT
“Determinarea debitului fluidelor”

Nume : Zamfir Lica
Clasa : MM anul II
Data : 14.11.2014
Modul M4 – Actionari electrohidraulice

2

Cuprins

I. Introducere ……………………………………………………… …3
II. Tipuri de aparate de masura ……………………………………… ..3
III. Debitmetre cu modificarea geometriei de curgere ………………… 4
IV. Debitmetre cu determinarea vitezei de curgere ……………………. 5
V. Concluzii ……………………………………………………………. 7

3

I . Introducere
Masurarea debitului
Debitul reprezinta cantitatea de material transportata in unitatea de timp. Acesta se poate
exprima ca:

• Debit masic: Qm = ρwA
• Debit volumic: Qv = wA = Qm

ρ

• Debit gravimetric: Qg = ρgwA = gQm = ρgQv

unde: ρ – densitatea fluidului [kg/m3] w – viteza de
curgere [m/s]
A – aria sec \iunii de curgere [m2] g – accelera \ia
gravita \ional` [m/s2]

Aparatul cu care se masoara debite se numeste debitmetru .

Unitatii de masura

In S.I. alte unitati de
masura
• Debit masic: kg/s t/h
• Debit volumic: m3/s m3/h, l/s
• Debit gravimetric: N/s

II. Tipuri de aparate de masura

Clasificarea debitmetrelor dupa principiul de funct ionare:
 cu modificarea geometriei de curgere: se masoara diferena a de presiune
datorata unui disp ozitiv de stranglare sau schimbarii directiei de cur gere
 cu tuburi de presiune: se determin a viteza fluidului prin presiunea dinamic a
 cu turbin a: se m asoara viteza de rotat ie a paletelor unei turbine
 cu echilibru de fort e: se ma soara punctul de echilibru al unui plutitor
 volumice: se contorizeaz a numa rul de volume discrete transferate
 electromagnetice: m asoara ca mpul m agnetic indus printr -un magnet i n fluid
 cu efect Vortex: se masoara frecventa de desprindere a turbioanelor provocate de un
element perturbator introdus in curentul de fluid 
 ultrasonice: se determina modifica rile unui semnal ultrasonic transmis printr -un fluid
(modificarea timpului de tranzit sau a frecv entei semnalului reflectat)
 masice: masoara debite masice (efect Coriolis, procedee termice) 

4

 Cele mai des utilizate debitmetre sunt cele cu dispozitive de strangula re, cele volumice,
rotametrele si, ceva mai put in, debitmetrele electromagnetice. Dintre debitmetrele mai
nou ap arute, castiga teren cele masice s i cu efect Coriolis. Fa ta de debitmetrele cu
ultrasunete si Vortex exist a ret ineri pentru utilizare.

III.Debitmetre cu modificarea geometriei de curgere
Debitmetre cu dispozitive de strangulare
Principiul de funct ionare:
Sunt aparatele cel mai des utilizate pentru ma surarea debitului. Debitul de
se obtine indirect, prin diferenta de presiune dintre doua puncte ale fluidului.
Pentru a obtine o diferenta de presiune sensibila pe o distanta mica, i ntre
punctele de masure a presiunii se introduce un dispozitiv de strangulare, astf el
inat sa se genereze o pierdere local a de presiune. Acesta duce la:
– cresterea vitezei fluidului prin orificiu (datorit a reducerii sect iunii de curgere)
– cresterea turbulent ei
– cresterea frecarii de peret i
– aparitia unei pierderi de presiune proportionale cu debitul de flui d
– cresterea temperaturii (efect secundar)
Pierderea locala de presiune se calculeaza dupa relatia lui Weisbach:
p  p − p ξ w 2 ρ [Pa]

2 1 2

unde: p1, p2 – presiunea amonte/ aval de elementul de strangulare [Pa]
ρ – densitatea fluidului [kg/m3]
w – viteza de curgere [m/s]
ξ – coeficientul local de pierderi de presiune

Daca se inlocuieste:
w  Q
A

rezulta:

– debitul volumic: Q  α A 2 p1 − p2  [m3/s]

– debitul masic: D  α A

2ρ  p1 − p2  [kg/s]

5

in care s -a definit coeficientul de debit: α  1

ξ

Coeficientul de debit este o marime adimensionala care se determina experimental in
functie de tipul rezistentei locale, calitatea suarafetei peretilor si pozitia prizelor de presiune.
Dispozitivele de strangulare (diafragma, ajutaj sau tub Venturi) se fabrica din: alama,
bronz – pentru apa; otel de calitate – pentru abur suprancalzit, aer umed, gaze, lichide; otel
inoxidabil – pentru fluide corozive.

Avan taje si limitari:

 introduc pierderi de presiune locale (permanente) – cele mai mici la tubul Venturi si
cele mai mari la diafragma – rezulta costuri suplimentare pentru pompare
 diferenta de presiune generata – cea mai mica la tubul Venturi si cea mai ridicata la
diafragma
 pret scazut (cea mai ieftina este diafragma s i cel mai scump tubul Venturi) nu are
componente [n mi]care
montaj si intret inere u soara
 se corodeaz a in timp (cel mai bine rezist a tubul Venturi si cel mai putin diafragma) –
rezulta erori de masure
 necesita o por tiune liniar a de conducta inainte s i dup a dispozitivul de strangulare,
pentru relaxarea curgerii
 valoarea masurata este influentata de: locul de amplasare al prizelor de presiune
-criteriul Reynolds, dimensiunile dispozit ivului de strangulare si ale conductei, parametrii de
stare ai fluidului (presiune, temperatura, densitate etc.), prezenta rezistentelor locale i n
apropierea dispozitivului de strangulare.

IV. Debitmetre cu determinarea vitezei de curgere

. Debitmetre cu turbina

Debitmetrul cu turbin a se utilizeaza pentru lichide si gaze. Acesta contine un rotor usor cu
palete radiale si un traductor pentru masurarea vitezei de rotatie (proportionala cu viteza
fluidului, deci cu debitul).
Rotorul poate avea axul i n lugul axului conductei (figura 5.8 – a) sau perpendicular pe
acesta (figura 5.8 – b). In funt ie de fluid, acesta se construieste din: aluminiu, ot el inoxidabil,
monel, titan, plastic etc.

6

traductor
rotor

(a) cu axul in lungul conductei (b) cu axul perpendicular pe conducta

Fig. 5.8 Debitmetru cu turbina

Traductorul se utilizeaza pentru transmiterea vitezei de rotatie a paletelor in afara
conductei. Cele mai des utilizate traductoare sunt cele electrice bazate pe indutia
electromagnetica: reluctiv (fig.5.9) si inductiv (fig.5.10).

Debitmetrul cu traductor reluctiv cuprinde (fig. 5.9) un rotor cu
paletele confec tionate dintr -un material magnetizabil, iar in exteriorul
conductei o bobina infasurata pe un magnet permanent.
Trecerea paletel or prin d reptul magnetului distorsioneaza campul
magnetic. Ca urmare, in bobina se induce o tensiune pulsatorie. Frecvent a
impulsurilor de tensiune este direct proport ionala cu viteza de rotatie a
rotorului s i cu debitul de fluid.

Fig. 5.9 Debitmetru cu t urbina reluctiv

Debitmetrul cu tra ductor inductiv (fig. 5.10) contine un magnet
puternic inclus i n rotor ( sau una/mai multe palete confect ionate di ntr-un
material magnetic), iar in exteriorul conductei o bobina infasurata pe un
miez dintr -un material magnetizabil.
La trecerea paletei prin dreptul miezului se induce in bobina o tensiune
pulsatorie. Frecvent a impulsurilor este direct proport ionala cu viteza de
rotatie a rotorului si cu debitul

Fig. 5.10 Debitmetru cu turbina inductiv

7

Avantaje si lim itari:
 precizie buna
 valoarea masurata este influentata de vascozitatea fluidului
 campul magnetic poate fi perturbat din exterior
 sensibil la s ocuri mecanice, la murda rie (se ancraseaz a)
 mentinerea directiei turbinei reprezinta o problem a
 aparatul nu r aspunde instantaneu la variatiile de debit, datorita inert iei pieselor mobi le
(nu este recomandat pentru ma surarea debitelor rapid variabile)

V. Concluzii

Măsurarea debitelor fluidelor se poate realiza:
– fie ca debite volumice Qv, măsurate în m3/s – volum de fluid scurs în unitate de timp..
-fie ca debite masice Qm, măsurate în Kg/s – masa de fluid scurs în unitatea de timp.
Între cele două tipuri de debite există relația:
Qm = ρ∙Qv,
( ρ – densitatea fluidului).

Măsurarea debitelor de fluide se bazează pe :
– determinarea presiunii diferențiale
– determinarea presiunii dinamice
– determinarea vitezei de eplasare
– inducția electromagnetică
– propagarea oscilațiilor sonore în fluid
– ionizre
– efecte calorice asupra fluidului.

Mijloacele de măsurare a debitelor poartă numele de debitmetre.
Metodele după care pot fi clasificate debitmetrele sunt:
1. metoda volumetrică
2. metoda gravimetrică

8

3. metoda micșoră rii locale a secțiunii de curgere
4. metoda centrifugală
5. metoda rezistenței opuse de un corp la înaintarea fluidului(rotametre)
6. metoda explorării câmpului de viteze
7. metoda electromagnetică
8. metoda injectării sau diluției

9

Bibliografie

http://referatliceu.blogspot.ro/2013/09/metode -de-masurare -debitului.html
http://biblioteca.regielive.ro/referate/mecanica/masurarea -debitelor -251035.html
https:/ /www.scribd.com/doc/183634738/Masurarea -debitului
https://www.scribd.com/doc/200948377/mecanica -fluidelor

10