Строение и преимущества ротаметра
Ротаметр - относительно простое устройство для измерения потока жидкости или газа в закрытой трубке.
В случае измерения потока жидкости говорят о ротаметре для воды. Данный прибор использует только силу тяжести и свойства самой жидкости. Его конструкция включает:
- прозрачное стекло, которое весьма устойчиво к тепловым нагрузкам и химическим воздействиям;
- специальный поплавок, имеющий определенные форму и вес.
Устройство принадлежит к классу расходомеров с переменным перепадом давления. Измерение происходит посредством изменения площади поперечного сечения, через которую проходит жидкость.
Преимущества прибора:
- не требует никаких внешних источников энергии или топлива;
- разумная стоимость (он состоит из относительно дешевых материалов);
- практически линейная - т. е. удобная и понятная - шкала.
Специфика механизма
Поплавок приводится в активное движение посредством влекущей силы измеряемого потока и впоследствии приходит в исходное положение под действием силы тяжести. Влекущая сила для конкретной жидкости и поперечное сечение поплавка представляют функцию скорости потока, возведенной в квадрат (согласно уравнению споротивления).
Более высокий объемный расход жидкости через имеющуюся площадь увеличивает скорость потока и влекущую силу. Таким образом поплавок продвигается вверх трубки. Поскольку внутренняя часть ротаметра выполнена в виде конической формы, площадь вокруг поплавка (через которую увеличивается средний поток), скорость потока и влекущая сила снижаются до тех пор, пока не наступает механическое равновесие с весом поплавка.
Особенности поплавка
Поплавкам может придаваться различная форма. Наиболее популярными являются сферическая и эллипсоидная. Он может быть с рифлением по диагонали и с частичной окрашиваемостью, обеспечивающими корректность и наглядность вращения поплавка по оси во время прохождения жидкости по трубке. Таким образом нетрудно заметить, имеет ли место застревание поплавка: он вращается только если его свобода движения не сдержана непредвиденными факторами.
Показания снимаются обычно на верху самой широкой части поплавка. Для элипсоида ей будет центр, для цилиндра - вершина. Поплавок обязан проявлять устойчиовсть к жидкости, поток которой следует измерить. Для этого плотность поплавка должна быть выше плотности жидкости. В противном случае он будет устремляться наверх даже в отсутствии потока.