5 traductoare de debit

FIŞA DE LUCRU 7 (FL7)

Tema: Traductoare de debit

Măsurarea debitului este o problemă legată de curgerea unui fluid; ca fenomen, curgerea este caracterizată prin viteză însă, de cele mai multe ori, interesează debitul.

Prezenţa unui traductor într-un fluid poate influenţa curgerea acestuia.
Debitul poate fi:

  • volumic Qv = volumul de fluid care trece printr-o secţiune a conductei de curgere, în unitatea de timp
  • masic Qm = masa de fluid care trece printr-o secţiune a conductei de curgere, în unitatea de timp

Qm = ρ . Qv - densitatea fluidului

Măsurarea debitului fluidelor se poate realiza ca urmare a modificării regimului de curgere prin intermediul unui corp fizic sau prin intermediul unor fenomene care sunt influenţate de curgere.

Cel mai simplu traductor de debit se bazează pe observaţia că un fluid care curge poate pune în mişcare de rotaţie un sistem mecanic. Astfel, există
deb.JPG
1. Descrieţi şi alte situaţii în care este valorificată energia mecanică generată prin curgerea unui fluid.

Un alt traductor de debit, foarte simplu, se obţine prin montarea unei palete pe direcţia de curgere a fluidului – debitmetrul cu paletă.
debi.JPG
Datorită curgerii fluidului, asupra paletei acţionează o forţă care o roteşte în jurul articulaţiei, rotire care este pusă în evidenţă printr-un traductor de deplasare unghiulară: cu cât forţa este mai mare, cu atât unghiul α este mai mare.
În ambele cazuri descrise mai sus este evident că măsurarea modifică debitul de curgere a fluidului, iar informaţia care se obţine este însoţită de erori.
Şi atunci, cum s-ar putea proceda pentru a evita aceste dezavantaje?
De exemplu, sunt numeroase situaţiile în care, în diferite procese tehnologice (industriale) se impune măsurarea debitului de apă. Pentru aceasta, trebuie să cunoaştem că apele industriale sunt bune conducătoare de electricitate: practic, ele sunt un conductor lichid care curge (se deplasează) cu o anumită viteză.

Există aşadar, două dintre condiţiile necesare pentru a genera o tensiune electromotoare prin fenomenul de inducţie.
debi1.JPG
Schema de principiu a unui astfel de traductor – numit traductor electromagnetic – este următoarea:
debi2.JPG
Electromagnetul produce un câmp magnetic de inducţie B, ale cărui linii de câmp sunt “tăiate” de conductorul lichid format de fluidul care curge cu viteza v (orientată perpendicular pe secţiunea de curgere, dinspre planul desenului). Tensiunea electromotoare indusă este “culeasă” de doi electrozi metalici, conectaţi la un voltmetru V a cărui indicaţie este proporţională cu viteza de curgere, deci cu debitul fluidului.

2. Analizaţi schema traductorului electromagnetic şi aflaţi sensul tensiunii electromotoare induse aplicând regula mâinii drepte; reprezentaţi sensul respectiv, lăsând doar o săgeată dintre cele două reprezentate în dreptul voltmetrului (ştergând-o pe cea necorespunzătoare).

ŞTIAŢI CĂ …
… un traductor electromagnetic măsoară debitele fluidelor cu viteze între 1 şi 10 m/s, iar eroarea relativă este maxim 1 %?
… este suficient un timp de maxim 1 secundă pentru a afla debitul unui fluid, utilizând un traductor electromagnetic?
DICŢIONAR curgere laminară = curgere constantă în timp
curgere turbulentă = curgere variabilă în timp