Giáo trình đo lường nhiệt part 8 pptx

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -99-

chong (bánh răng, rôto) của lu lợng kế đợc dẫn về làm quay bánh răng của bộ
tích phân, bánh răng này đợc quay và truyền dẫn chuyển động cho các bánh răng
ở phía sau. Tỷ số truyền của các bánh răng phía sau đều là 10/1 nên số đọc đợc
trên bộ tích phân là con số theo hệ thập phân. Cáp chỉ số có thể dùng kim chỉ trên
mặt chia độ đứng yên có vạch chia từ 0 ữ 9, dùng mặt chia độ quay để chỉ số đi
qua ô cửa hoặc dùng hộp số gồm các mặt số hình trụ, số đọc là số nằm trên đờng
thẳng tại vạch.
* Bộ tích phân kiểu li hợp điện từ :













* Khi có dòng điện 1 chiều chạy qua cuộn dây thì lõi sắt 1 biến thành nam châm
hút gông 2 vào và kéo gông 2 quay làm quay hộp số. Động cơ thuận nghịch 3 làm
lõi sắt 1 và các vòng xuyến 4, 5, 6 quay với vận tốc 3 vòng/ phút (vòng 4 chia làm
2 nửa cách điện nhau), vị trí của chổi quét phía trên cố định còn vị trí chổi dới
thay đổi tùy theo lu lợng Q.
Nếu Q = 0 thì 2 chổi quét nằm 2 nửa riêng biệt không có dòng điện, còn nếu Q
0 thì chổi dới lệch đi 1 góc tỷ lệ thuận với Q (có lúc 2 chổi cùng nằm trên nửa
vòng xuyến (có điện)), Q càng lớn thì thời gian 2 chổi nằm trên nửa vòng xuyến

càng dài => dòng qua 1 càng lâu => hộp số hoạt động cũng lâu.
Các vòng xuyến 5 và 6 đều dùng các chổi quét dặt cố định, chúng chỉ có nhiệm vụ
đa dòng điện vào ra khỏi cuộn dây đặt trên lõi sắt 1 đang quay liên tục. Mạch R -
2345
Q
1
2
3
4
5
6
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -100-

C đợc dùng để khử các tia lửa sinh ra khi các chổi trên vòng xuyến 4 đóng hoặc
ngắt mạch dòng điện. Cầu chỉnh lu làm nhiệm vụ cung cấp điện.
4.4.5. Chia độ và kiểm tra thang chia độ của lu lợng kế kiểu hiệu áp kế
- Ngời ta kiểm tra bằng áp kế chữ U :











Ta tạo giáng áp bằng giáng áp khi chia độ (h
cđ

) thì trên đồng hồ chỉ giá trị Q gọi là
Q
kt
và ta so sánh với Q
cđ
(suy ra từ
h
cd
),
h
cd
xác định theo các giá trị đã biết :

max
2
max
cd
cd
cd
h
Q
Q
h

=

Thay đổi áp suất của bơm ta tìm đợc Q
kt
khác.

Sai số tơng đối theo giáng áp là:

%100.
)(
max
1
1
cd
Ktcd
h
hh

=



%100.
)(
max
2
2
cd
Ktcd

h
hh

=


(h
kt
đợc đọc trên bảng chữ U khi cho kim đồng hồ nằm ở Q
kt
).
Mỗi thang chia độ phải kiểm tra 6 vạch trở lên, trong đó có giá trị max và min.
Kiểm tra chỉ số của bộ tích phân thì kiểm tra với giá trị ( 30
ữ 50)% Q
cđ
.

Q
hcd
Hg
Bồm
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -101-

4.4.6. Lắp đặt hiệu áp kế và đờng dẫn tín hiệu áp suất
Độ chính xác do lu lợng liên quan mật thiết với tình trạng lắp đặt hiệu áp kế và
đờng dẫn tín hiệu áp suất.
- Hiệu áp kế phải đặt những nơi sạch sẽ không có chấn động, tiện theo dõi việc
quản lý và vận hành, môi trờng xung quanh phải có nhiệt độ và độ ẩm đúng qui
định.
- Lắp đờng tín hiệu áp suất cần đảm bảo đúng trị số giáng áp, cần có đủ trang bị

cần thiết để bảo dỡng, thông rửa đờng ống tín hiệu và kiểm tra hiệu áp kế tại
hiện trờng.
- Đờng kính phải thích hợp với ống dài, ống dẫn tính hiệu không nên dài quá để
tránh chậm trễ và không nhỏ hơn 3m. Thờng dùng ống có d>10mm và dài
L<50m
a/ Đo chất nớc :
Nên đặt hiệu áp kế (HAK) thấp hơn cửa tiết lu (TL) để tránh khí thoát ra từ chất
nớc lọt vào đờng dẫn tín hiệu và HAK.
Trờng hợp đơn giản không cần chính xác lắm ta lắp theo sơ đồ sau :














Nếu trờng hợp bắt buộc phải đặt HAK cao hơn cửa TL thì ở cửa cao nhất phải có
bình thu khí và van xả. Hai bên cửa TL cần có ống chữ U để tránh khí lọt vào
đờng tín hiệu và HAK.
Q
45
o
Q

45
o
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -102-














Nếu trờng hợp ống thẳng đứng :










Phải đặt bình thu khí và van xả khí tại điểm cao nhất của đờng ống.
Phải có van xả cạn của đờng ống. Nếu môi chất đo có nhiệt độ cao thì phải cần

tìm cách giữ nhiệt độ 2 ống nh nhau.
b/ Đo hơi nớc:
- Đờng ống dẫn tín hiệu.
- Dùng bình cân bằng nớc đọng đặt
hai bên cửa tiết lu ống nối với cửa
tiết lu phải ống thẳng có đờng kính
d > 10 mm và càng ngắn càng tốt (không có van).
Q
Q
Thờn
g
nên đặt hiệu á
p
thấ
p
hơn
cửa thoát lu để khí khôn
g
lọt vào
đờng tín hiệu.
Nên lấy tín hiệu khoảng 45
o
so với
đờn
g
thẳn
g
đứn
g
để tránh cặn, 2

đờng ống phải nằm sát nhau để
tránh ảnh hởng của nhiệt độ.
Nếu ốn
g
tín hiệu cần đặt n
g
hiên
g
thì góc nghiêng > 45
o
.
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -103-


c/ Đo chất khí:
- Tốt nhất đặt HAK cao hơn cửa TL.
Đờng lấy tín hiệu ở trên.
- Nếu áp kế đặt dới thì phải có van xả
nớc đọng ( )
Cũng nh trên phải đảm bảo có nhiệt
độ 2 đờng ống bằng nhau và tránh nớc
đọng trong đờng tín hiệu.



d/ Cách ly môi chất cần đo với môi chất hiệu áp kế :
Dùng khi đo các chất ăn mòn ta phải dùng các bình cách ly.
- Nếu chất cần đo có
m/c
<

hak
(của môi chất HAK) thì ta cho thêm chất có >
m/c

-Nếu
m/c
>
hak
thì ngợc lại.
















4.5. LƯU LƯợNG Kế Có GIáNG áP KHÔNG ĐổI
Q

mc

hak

mc

hak




mc
hak
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -104-

4.5.1. Rôtamét

k- hệ số phụ thuộc vào dòng chảy = f (Re).


k
- vận tốc trung bình của dòng tại khe hở.
n- số mũ phụ thuộc vận tốc.
F
b
- tiết diện mặt bên của phao.
Khi phao cân bằng ta có : G + N = F + W
Do lực N và W rất nhỏ nên thờng bỏ qua
=> V
p
.
p
. g = ( P
1
- P
2
) . f
p

=>
P
Vg
f

PP
P
=


= const

Kết luận:
a/ Nguyên lý : Bộ phận chính của rôtamét
g
ồm
1 ốn
g
hình nón cụt đặt thẳn
g
đứn
g
bên tron
g
có
phao. Phao có đờng kính < đờng kính tron
g

của ốn
g
nên có thể tự do chu
y
ển độn
g
lên

xuốn
g
khi bị dòn
g
môi chất đẩ
y
lên và
p
hao
p
hải nằm đún
g
ở tâm. Khi đo lờn
g

p
hao bị
dòn
g
chả
y
đẩ
y
lên đến một vị trí nào đó, đá
y
khe hở
g
iữa
p
hao và ốn

g
hình nón có tiết diện
sao cho lực do mất mát áp suất dòn
g
chả
y
sinh
ra và lực tác dụn
g
lên
p
hao cân bằn
g
với trọn
g
lợng của phao ở trong môi chất.
Giả sử phao có thể tích V
p
. Tiết diện lớn nhất
của phao là f
p
. Trọng lợng riêng trung bình
p
trọng lực tác dụng lên là G => G = V
p
.
p
.
g
.

Lực tác dụng lên phao do mất mát áp suất là :
F = ( P
1
- P
2
) .f
p
. N
g
oài ra còn lực tác độn
g
do
vận tốc của dòng :
W =
p
f
2
.
2




- vận tốc của dòng.
- hệ số cản trở
p
hụ thuộc kích thớc của
p
hao.
Lực ma sát

N =
b
n
k
Fk


P
1
G
F
N
P
2
W
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -105-

Giáng áp trớc và sau phao không phụ thuộc vào lu lợng dòng chảy. Ngời ta
thiết kế với dụng cụ đo ứng với lu lợng ban đầu Q
0
=> tiết diện của dòng f
ko
nào
đó => P =
P
f
G
là hằng số . Khi lu lợng Q tăng lên => đẩy phao lên => có f
k

tơng ứng.
Chú ý: Q =
p
p
pk
F
gVf
.
2.





- hệ số lu lợng.
Nếu = const => Q tỷ lệ với f
k
Trong thực tế thớc chia độ là đều vì ta đã xem = const.
Lu lợng còn phụ thuộc vào môi chất cần đo ( ) nên khi thay đổi môi chất cần
phải chia độ lại hoặc thêm hệ số bố chính (thờng ta khắc độ cho nớc hoặc
không khí )
Cấu tạo:
ống hình nón có thể bằng thủy tinh hay kim loại có độ dốc tg = 1: 100
Với ống thủy tinh hạn chế với áp suất P < 5 KG/cm
2
; t < 100
o
C.
Với ống kim loại thì dùng đo thông số cao hơn nhiều nhng phải có thêm cơ cấu
để nhìn thấy phao hay biết đợc vị trí của phao.

Phao có thể làm bằng thép, nhôm, đồng và hình dạng có nhiều loại, chúng
thờng có các rãnh xoắn và dạng tròn xoay để phao luôn ở giữa dòng chảy.

4.5.2. Lu lợng kế piston




Nguyên lý làm việc:
Dòng chảy đi qua tiết diện chữ nhật.
Dòng chảy đẩy piston => Q = K.X
Các quả cân dùng để thay đổi khối lợng.
Lu lợn
g
kế
p
iston đo dán
g
á
p
khôn
g
đổi thờn
g
khôn
g
có
thớc chia độ mà chu
y
ển

q
ua tín
hiệu điện.

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -106-

Loại này dùng đo những chất có lớn nh dầu, nhờn, dầu đen áp suất đến 10
KG/cm
2
và t = 100
o
C. Thờng lắp ở các ống ngang trớc và sau có đoạn ống
thẳng dài. Lu lợng kế có thể đo đợc : Q = 400
ữ 4000 kg/h.
Xi lanh đợc làm mát bằng cách bên ngoài có cánh tán nhiệt.

4.6. MộT số LƯU LƯợNG Kế ĐặC BIệT
4.6.1. Lu lợng kế kiểu nhiệt điện
a/ Lu lợng kế kiểu nhiệt lợng kế:










Nguyên lý: đốt nóng dòng khí bằng nguồn nhiệt có công suất không đổi.

=> Nhiệt lợng nhận đợc Q
t
= G.C
p
.( t
1
- t
2
) và Q
t
= K .U .I
K : là đờng lợng nhiệt công.
Q
t
= G. C
p
. ( t
1
- t
2
) = K . U . I = K . I

. R

)(.
.
)(

21
2

21
2
ttCR
UK
ttG
RIK
G
PP

=

=
=> G = f( t
1
- t
2
)
Thờng t = t
1
- t
2
= 1 ữ 2
o
C
Cách này có thể đạt độ chính xác đến 0,5% và thờng để đo lu lợng rất nhỏ với
ống có đờng kính d = ( 2 ữ 3 )mm, đặc tính động xấu và cấu tạo lắp ráp cần
chính xác (ít sử dụng trong thực tế).

Nhiệt kế điện trở
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -107-

b/ Lu lợng kế kiểu dẫn nhiệt ( tốc kế gió )
Cấu tạo:
1, 5. là các thanh thép
2. Sợi đối ( d = 0,05 mm )
bằng hợp kim Ni - Cr
3. Cặp nhiệt
4. Thanh đỡ ( cách điện bằng caosa )
6. Ampekế
7. Biến trở
8. Nguồn điện
Nguyên lý :
dựa vào dòng nhiệt do dòng khí nhận
- Dùng nguồn 8 đốt sợi đốt 2 và dùng cặp nhiệt đo nhiệt độ của sợi đốt 2 và tìm
độ sai lệch mất mát do gió lấy đi so với lý thuyết => đo đợc vận tốc gió.
- Loại này ít sử dụng
4.6.2. Lu lợng kế kiểu điện từ









Nguyên lý: Dựa vào tính chất các chất lỏng cũng dẫn điện nh dây dẫn, do vậy khi

chất lỏng chuyển động trong điện trờng thì sẽ sinh ra một sđđ cảm ứng và sđđ
này có quan hệ với lu lợng
à


4
2
QB
D
E =

B : cảm ứng từ.
à : hệ số ứng từ.
Thờng ta sử dụng các từ trờng là từ trờng xoay chiều để trách hiện tợng phân
cực. Đặc điểm loại này là không có quán tính nên tiện dùng đo thiết bị tự động,
7
8
5
2
6
1
4
3
N
S
BKĐ

ống dẫn làm bằng vật liệu
không dẫn từ
v

tb
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -108-

mất mát áp suất nhỏ có thớc chia độ đều và phạm vi đo rộng => có thể đo đợc
lu lợng rất nhỏ.
Nhợc điểm: Bộ phận đo phức tạp, bộ khuếch đại cần có hệ số khuếch đại lớn do
đó không trực tiếp đo đợc lu lợng lớn và tốn điện năng.
Thờng dùng đo những chất lỏng dẫn điện tốt nh : xút, axít, đờng, bột giấy và
đo máu trong y học.
4.6.3. Lu lợng kế siêu âm
Nguyên lý: Dựa vào sóng siêu âm
để suy ra lu lợng.
Loại này cho dùng trong công
nghiệp và mới dùng để đo những
khí dễ nổ.
1- Máy phát sóng siêu âm.
2- Dụng cụ đo pha.
3- Đồng hồ xác định độ lệch pha.
4- Bộ khuếch đại. A- Bộ phát và B- là bộ thu
4.6.4. Lu lợng kế dùng đồng vị phóng xạ
Dùng đo những dòng khí có nhiệt độ và áp suất quá cao







2, 3 - tấm điện cực.
1 - ống dẫn. E : Nguồn điện A : Đồng hồ để đo dòng

Trên bản cực 3 ngời ta quét lớp chất phóng xạ khi phóng xạ => dòng khí dẫn
điện đợc đo bằng đồng hồ => đo đợc vận tốc khí. Khi lợng phóng xạ giảm
dần => độ chính xác kém.
BA
L
1
2
4
3
E
1
2
3
A
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 109 -

CHƯƠNG 5 : ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT

Trong thực tế thờng phải đo mức cao của mặt phân giới nhiên liệu thể nớc hoặc
nhiên liệu thể rắn ở dạng hạt, để biết đợc rõ số lợng trong bình chứa nhằm bảo
đảm kế hoạch sản xuất
Tùy theo phơng pháp đo và cấu tạo của đồng hồ mà có thể chia dụng cụ đo mức
cao thành nhiều loại khác nhau.
Có các phơng pháp để đo mức cao chủ yếu nh:
- Phơng pháp cơ khí (dùng phao).
- Phơng pháp bằng thủy tinh (bình thông nhau).
- Phơng pháp cột áp (đo hiệu áp giữa bình cần đo và bình chuẩn nào đó).
- Phơng pháp khí nén (sử dụng áp suất của chất khí khác để thổi vào bình cần
đo).
Ngoài ra còn có các phơng pháp gián tiếp khác nh phơng pháp dùng nồng độ

phóng xạ và phơng pháp điện dung.

5.1. ĐO MứC CAO CủA MÔI CHấT BằNG PHƯƠNG PHáP TIếP XúC
5.1.1. Phơng pháp cơ khí
Phao thả nổi trên mặt chất nớc nên vị trí của phao phản ánh mức cao của chất
nớc. Đây là một trong những dụng cụ đo đơn giản nhất và cũng đợc sử dụng
sớm nhất.











min
ma
x
- Trờng hợp bình không có áp lực: loại
này là loại đơn giản nhất.
- Khi bình có áp lực : Ta cũn
g
dùn
g

p
hao

dùn
g
cho bình có á
p
suất sai số đo cần
giảm đến mức tối thiếu do có lực ma sát.
Nguyên lý làm việc: Phao thờn
g
làm
bằn
g
kim loại rỗn
g
, khi mức chất lỏn
g
tha
y
đổi thì lực tác dụn
g
lên cánh ta
y
đòn
tạo thành mômen và có cơ cấu tru
y
ền tín
hiệu ra n
g
oài (đó là một ốn
g
thành mỏn

g
chịu xoắn), tín hiệu đó có thể là điện
hoặc khí nén.
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 110 -


5.1.2. Phơng pháp đo mức kiểu thủy tinh





















r : độ chênh mức chất lỏng trung gian ban đầu
Trờng hợp đầu :

Nhánh trái :
b
H
o
+ H
o
+ r
t

Nhánh phải : (H
o
+ H + r )
o


ot
bo
o
Hr




= .

Độ trên áp tơng ứng :

grP
ot
).(

=

Với loại nà
y
nhờ ốn
g
thủ
y
tinh tron
g

suốt nên nhìn rõ đợc mức nớc và
thấ
y
đợc trực tiế
p
số đo do mức chất
nớc chỉ trên thớc chia độ. Đồn
g
hồ
nà
y
thờn
g
đợc
g
ọi là ốn

g
thủ
y
đo
mức. ốn
g
thủ
y
làm bằn
g
ốn
g
thủ
y
tinh
thì chỉ chịu đợc á
p
suất thấ
p
, còn nếu
dùn
g
2 tấm kim loại kẹ
p

g
iữa 1 hoặc 2
tấm thủ
y
tinh thì chịu á

p
lực cao hơn.
Nếu bình khôn
g
chịu á
p
lực thì ta chỉ
dùng 1 ống thông ra ngoài .
- Do có chênh nhiệt độ nên h H nên
gây sai số.
Trờng hợp bình có chịu áp lực
=>
ghgH
ob



=

H
H
h
o
b
o
b

==
.

Trờn
g
hợ
p
cần đo mức nớc ở nhữn
g

bình cao hoặc xa thì ta
p
hải đa tín
hiệu đến nơi làm việc.
min
ma
x

b
H


ọ

h

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 111 -

Vậy ta chọn
t

sao cho độ sai lệch nhỏ nhất.

Trờng hợp thứ 2 :
ootobbohb
hrHHhrhHhHH





).()2().()(.
+
+
+=
+
+

+
+
Thay r trên vào và h
b
= h (điều kiện phải thỏa mãn).

2
2
hbo
t





+
=
phụ thuộc nhiệt độ môi chất
Điều kiện : Dù cho môi chất trong bình thay đổi nhiệt độ thì
t
phải giữ 1 giá trị
xác định thì phép đo mới chính xác.
Thay ống chữ U bằng áp kế một ống thẳng
tơng tự ta có :


t
obh
f
F

f
F
=
+






+
+
1
1

Trờng hợp f << F
=+
+




tobh

Đây là điều thực tế dùng để chọn
t

b
0
ọ

0
hb
H
Ho
0
r
ọ
0
h
h
b
h
t
t
Ho
Hr
b
t
F
ọ
f
h
r
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 5 - 112 -

Thực tế ta dùng Tetracluêtylen :

t
= 1623 kg/m
3

5.1.3. Phơng pháp đo dùng áp kế
Để đo mức chất lỏng ngời ta dùng áp kế vi sai (hiệu áp kế) khắc độ theo đơn vị
chiều dài khi đo mức trong bình có áp ngời ta đặt thêm các bình cân bằng để tiện
lợi cho việc tính toán.

Để
g
iảm sai số đo n
g
ời ta
dùn
g
sơ đồ đo có bình cân
bằn
g
chất lỏn
g
tron
g
đó khôn
g
n
g
ừn
g
đốt nón
g
bởi hơi và
nhiệt độ chất lỏn
g
xem bằn
g
nhiệt độ trong buồn

g
đo, mực
nớc tron
g
ốn
g
nhỏ và bình
bằng nhau :


bo

sai
lệch do nhiệt 0
Sơ đồ nối á
p
kế vào hệ thốn
g
đo.
óỳn aùp kóỳ
Bỗnh
cỏn
bũng
Hồi
Tờn hióỷu õi