Перевести одиниці кубічний сантиметр за секунду см³
Перевести одиниці: кубічний сантиметр за секунду [см³/с] кубічний метр за секунду [м³/с]
Загальні відомості
Нерідко виникає необхідність визначити кількість рідини чи газу, що проходить через певну площу. Такі обчислення використовують, наприклад, щодо кількості кисню, який проходить через маску, або, обчислюючи кількість рідини, яка проходить через каналізаційну систему. Швидкість, з якою рідина тече через цей простір, можна вимірювати за допомогою різних величин, наприклад маси, швидкості або обсягу. У цій статті розглянемо вимір із використанням обсягу, тобто об'ємну витрату.
Вимірювання об'ємної витрати
Для вимірювання об'ємної витрати потоку рідини або газу найчастіше використовуютьвитратоміри. Нижче розглянемо різні конструкції витратомірів, і фактори, що впливають на вибір витратоміра.
Властивості витратомірів відрізняються в залежності від їх призначення та деяких інших факторів. Один з важливих факторів, який слід враховувати при виборі витратоміра - середовище, в якому він використовуватиметься. Наприклад, витратоміри, призначені для роботи у важких умовах експлуатації, використовують у середовищі, що викликає корозію та руйнує деякі матеріали, наприклад, у середовищі з високою температурою або тиском. Деталі витратоміра, які знаходяться у прямому контакті із середовищем, виготовляють із стійких матеріалів, щоб підвищити їхній термін служби. У деяких конструкціях витратомірів датчик не стикається із середовищем, що призводить до збільшення його довговічності. Крім цього, властивості витратоміра залежать від в'язкості рідини - деякі витратоміри втрачають точність або взагалі перестають працювати, якщо рідина занадто в'язка. Важливе значення такожмає сталість потоку рідини - деякі витратоміри перестають нормально працювати серед з змінним потоком рідини.
Крім середовища, в якому використовуватиметься витратомір, при придбанні необхідно також взяти до уваги його точність. У деяких випадках допускають дуже низький відсоток помилки, наприклад, 1% або нижче. В інших випадках вимоги до точності можуть бути не такими високими. Чим точніше витратомір, тим вище його вартість, тому зазвичай вибирають витратомір з точністю не набагато вище за потрібну.
Крім цього, у витратомірів бувають обмеження мінімальної або максимальної об'ємної витрати. Вибираючи такий витратомір, варто переконатися, що об'ємна витрата в системі, де проводять вимірювання, не виходить за межі цих обмежень. Також не варто забувати, що деякі витратоміри знижують тиск у системі. Тому необхідно переконатися, що це зниження тиску не спричинить проблем.
Два найбільш широко використовувані витратоміри - ламінарні витратоміри і витратоміри об'ємного витіснення. Розглянемо їх принцип роботи.
Ламінарні витратоміри
Коли рідина тече в обмеженому просторі, наприклад через трубу або каналом, то можливі два типи течії. Перший вид -турбулентний перебіг, при якому рідина тече хаотично, у всіх напрямках. Другий -ламінарне протягом, при якому частинки рідини рухаються паралельно один одному. Якщо течія ламінарна, то це не означає, що кожна частка обов'язково рухається паралельно всім іншим часткам. Паралельно рухаються шари рідини, тобто кожен шар паралельний всім іншим шарам. На ілюстрації перебіг у секціях труби 1 і 3 — турбулентний, а в секції 2 — ламінарний.
У ламінарному витратомірі встановлено фільтр, званий каналом потоку. заУ формі він нагадує звичайні ґрати. На ілюстрації канал потоку позначений номером 2. Коли рідина потрапляє у цей канал, її турбулентний рух усередині каналу стає ламінарним. На виході воно знову перетворюється на турбулентне. Тиск усередині каналу потоку нижче, ніж у решті труби. Ця різниця між тиском усередині каналу та за його межами залежить від об'ємної витрати. Тобто чим вища об'ємна витрата — тим вища ця різниця. Таким чином, можна визначити об'ємні витрати, вимірюючи різницю в тиску, як показано на ілюстрації. Тут тиск вимірюється одним манометром на вході каналу потоку та одним - на виході.
Об'ємні витратоміри
Об'ємні витратоміри складаються з колекторної камери, якою тече рідина. Коли камера заповнена вщент, вихід рідини з неї тимчасово блокується, після чого рідина вільно витікає з камери. Щоб визначити об'ємну витрату вимірюють або час, який необхідно, щоб заповнити вщент камеру, або скільки разів камера була заповнена за певний час. Об'єм камери відомий і залишається незмінним, тому об'ємні витрати легко можна знайти, використовуючи цю інформацію. Чим швидше камера заповнюється рідиною, тим вища об'ємна витрата.
Обертаються механізми на основі роторів, шестерень, поршнів, а також дисків, що коливаються або нутують, використовують для того, щоб допомогти рідини проникнути в камеру, а також блокувати вихід цієї рідини з камери. Нутація - особливий вид обертання, який поєднує коливання та обертання навколо осі. Щоб зрозуміти, як виглядає диск, що піддається нутації, представимо два види руху як на ілюстрації 1 і 2, поєднаних разом. На третій ілюстрації зображено поєднане рух, тобто нутація.
Об'ємні витратоміри частіше використовують зрідинами, але іноді з допомогою визначають об'ємний витрата газів. Такі витратоміри погано працюють, якщо в рідині є бульбашки повітря, так як простір, що займається цими бульбашками, включено в загальний обсяг у процесі обчислення, що не правильно. Одне з рішень цієї проблеми — позбавитися бульбашок.
Об'ємні витратоміри не працюють у забрудненому середовищі, тому їх краще не використовувати з рідинами чи газами, в яких зважені частки інших речовин. Завдяки їх пристрої, витратоміри об'ємного типу моментально реагують зміну течії рідини. Тому їх зручно використовувати у середовищі зі змінним перебігом рідини. Одне з найпоширеніших застосувань витратомірів об'ємного типу - вимірювання кількості використаної води з побутовою метою. Такі витратоміри нерідко використовують у лічильниках води, встановлених у житлових будинках та квартирах для того, щоб визначити вартість оплати комунальних послуг мешканців.