průtok kapalin>>>

průtok plynů>>>

Příklady měřících metod průtoku

Pro měření průtoku plynů, kapalin a kašovitých suspenzí existuje velká řada metod. Metody se dále liší podle aplikací. Můžeme měřit např. průtok vody v řečišti, potoce, přehradní vpusti v řádech tisíců m3/s, při spotřebě pitné vody v domácnostech, nebo pro dávkování nepatrných množství v nerůznějších technologických procesech v řádech nižších než ml/s.
Mnohé metody měření průtoků jsou principiálně shodné jak pro měření průtoku plynu, tak kapalin.

Měření průtoku plynů

Plynoměry:

Domovní membránový plynoměr

Objemové měřiče průtoku plynu s teplotní, nebo tlakovou i teplotní kompenzací a se zohledněním kompresibilního faktoru (konstantní, proměnlivý).

Venturiho dýzy:

Venturiho dýza - princip měření

Ke stanovení hmotnostního průtoku plynu se využívá Venturiho dýz v nichž se proud urychluje a měří se tlaková diference. Příslušné normy specifikují geometrii a způsob použití dýz. Analogicky se metoda používá i pro měření průtoku kapalin.

nahoru

Pitotovy a Prandtlovy trubice:

Prandtlovy trubice

Prandtlova trubice - tenká trubka, dvouplášťová, obrácená ústím vnitřní trubky proti směru proudění plynu a s dalším otvorem ve stěně vnější trubky, kolmým ke směru proudění plynu. Měření využívá rozdílu celkového (dynamického a statického) a statického tlaku zjišťovaného trubicí uvnitř systému a měřeného dále na diferenčním manometru. Prandtlova trubice - princip měření Tvar Prandtlovy trubice (podle výrobce) zohledňuje fyzikální princip, že na povrchu rotačního paraboloidu, blízko jeho vrcholu je tlak roven nule. Trubice tedy (někdy) mají v příčném řezu protáhlý spíše elipsovitý tvar. Pro měření ve velkých profilech jsou z praktických důvodů dodávány jako skládací, nebo teleskopické.
Pitotova tubice je jednodušší variantou Prandtlovy trubice, statický tlak pro tlakovou diferenci je zpravidla atmosférickým tlakem okolí. Trubice měří rychlost proudění. Průtok se vypočte při zohlednění řady dalších komplementárních veličin, zejména rozměrů v měřeném profilu (např. komínového výduchu).
Prandtlovy trubice a digitální diferenční manometry jsou v nabídce Ekotechniky, právě tak jako přenosné digitální diferenční manometry zobrazující nejen tlakovou diferenci, ale přímo i rychlost proudění.

nahoru

Clony

Fungují obecně jako škrtící elementy různého druhu, používané také při měření průtoku kapalin. Patří sem různé plošné systémy s definovaným prostupem měřeného média, venturiho dýzy, anubary, apod. pracující v zásadě na principech tlakové diference. Při výpočtu průtoku kapaliny je mimo tlakové diference dále nutno zohlednit hustotu jako funkci teploty, u plynů pak ještě tlak, kdy hustota je dle stavové rovnice funkcí tlaku i teploty.

nahoru

Ultrazvukové měřiče rychlosti proudění plynů

Příklad ultrazvukového anemometru

Rychlost ultrazvuku šířícího se mezi zdrojem a příjemcem se mění podle rychlosti proudění plynu, kterým prochází - Dopplerův efekt. Tímto měřením se stanoví jak rychlost proudění, tak i směr a virtuální teplota měřeného plynu.
Ultrazvukové měřiče rychlosti proudění plynů jsou v nabídce Ekotechniky

nahoru

Mechanické měřiče rychlosti proudění plynů

Jsou to anemomometry vrtulové, nebo skořepinové. Rychlost otáček je snímána opticky nebo elektronicky a přepočítávána na hodnoty rychlosti.
Anemometry jsou v nabídce Ekotechniky

nahoru

Plováčkové průtokoměry - Rotametry

Měřená kapalina, nebo plyn protéká kónickou trubicí ve které je umístěn plováček, a to vertikálně zdola nahoru. Diference tlaků před a za plováčkem udržuje plováček ve vznosu a to úměrně rychlosti proudícího média. Pozice plováčku je odečítána buď opticky přes průhlednou stupnici, nebo je vyjádřena ručičkou při mechanickém přenosu.
Jednoduchý měřicí princip, který úměrně kvalitě provedení zaručuje vysokou spolehlivost přesnost.

nahoru

Teplotní průtokoměry

Jsou měřidla hmotnostního průtoku plynů nebo kapalin, které využívají princip ochlazování žhaveného drátku proudícím měřeným médiem. Při měření ve volném prostředí fungují jako anemometry. Pokud se jimi měří rychlost proudění v uzavřených systémech za definovaných podmínek, pak měří i průtok –. termální průtokoměry.
Metoda využívá buď měření ochlazení žhaveného drátku, nebo spotřebovaný elektrický výkon pro zachování stále stejné teploty ochlazovaného drátku, nebo nárůst teploty protékající kapaliny ohřáté drátkem při stejném výkonu.

nahoru

LFE – Laminar flow element

Čidla jimiž laminárně proudí plyn přes soustavu oddělujících souosých prstenců a změří se tlaková diference. Pro plyny s vyšším obsahem vodním par jsou čidla temperována. Přednostní je minimální tlaková ztráta a vysoká přesnost i při velmi malých průtocích.
Termální průtokoměry a čidla LFE i návazná měřící elektronika jsou v nabídce Ekotechniky

nahoru

Měření průtoku kapalin

Objemové měřiče průtoku

Snad nejjednodušší metodou je plnění nádoby známého objemu za sledovaný časový úsek.
Na řekách se velikost průtoku určuje sledováním výšky hladiny na vodočetných latích a výpočtem pomocí konzumční křivky

nahoru

Clony do kanálů

Měrné přelivy, trojúhelníkového, obdélníkového, lichoběžníkového tvaru a řady dalších tvarů. Dělí se na ostrohranné (max 1 mm) a s korunou, která může být buď krátká (nerovnoběžné proudnice), nebo dlouhá ( proudnice nad korunou rovnoběžné). Jedná se o předěly, které způsobí, že na návodní straně je hladina vyšší než na straně odtokové. Primárně se měří výška hladiny před přelivem. Dle tvaru přelivu a navýšení hladiny se vypočte průtok.

nahoru

Měrné žlaby

Zužují průtočný profil a to nejen vertikálně ale i horizontálně. Existují žlaby s dlouhým hrdlem a žlaby bez hrdla. Nejznámějšími typy žlabů jsou Parshallovy, Venturiho, Palmer-Bowlusovy apod. Jejich předností je, že mají vysoký měrný rozsah a přitom způsobují relativně nízkou energetickou ztrátu.
Vyžadují zpravidla větší hodnotou minimálního průtoku a hrozí riziko zanášení sedimenty a to jak před, tak za žlaby, dle měnícího se průtoku. Primárně se měří výška hladiny před žlabem. Dle tvaru přelivu se vypočte průtok.

nahoru

Průtokoměry kombinované

Skládají se částečně z měrného přelivu a měrného žlabu tvoří specifickou část tohoto typu měření.

nahoru

Ultrazvukové měřiče rychlosti proudění kapalin

Měřící sonda obsahuje (na rozdíl od měření plynu) jak zdroj vlnění tak senzor přijímací vlnění odražené od nerozpuštěných částic plovoucích v měřené vodě. Toto měření stanoví rychlost proudění. Komplementární veličinou je výška hladiny, měřená zpravidla nad hladinou umístěným např. ultrazvukovým čidlem, v dostatečné vzdálenosti proti proudu od sondy pro měření rychlosti. Výšku hladiny lze také stanovit tlakoměrem umístěným na dně kanálu, nebo dalším ultrazvukovým senzorem umístěným tamtéž.

Analogická jsou měření využívající ultrazvuk pro další modifikace měření. Jedním typem je měření prostupem ultrazvuku měřenou kapalinou a to pomocí dvou vysílačů/přijímačů umístěných proti sobě s posunem ve směru toku. Nebo kombinací více vysílačů/přijímačů umístěných na jednom místě na dně, které současně měří nejen sekvenční posun jednotlivých nerozpuštěných částic ve vodě a tím i jejich rychlost, ale i jejich polohu v měřené mase a tím i výšku hladiny. S ohledem na tvar kanálu se opět dopočítává průtok.

nahoru

Magneticko-indukční měření průtoku

Měření využívá principu elektromagnetické indukce, tedy vzniku napětí na vodiči pohybujícím se elektromagnetickým polem. Funkci vodiče přejímá v tomto případě vodivá kapalina protékající polem působícím kolmo ve směru proudění. Se změnou rychlosti proudění se mění hodnota snímaného napětí.
Měření se dělí dle aplikace na měření v potrubí zcela zaplněná a na částečně zaplněná a na měření v otevřených systémech, kanálech, korytech, žlabech apod. U potrubních systémů nezaplněných a otevřených je třeba vedle rychlosti průtoku měřit také výšku hladiny.

U měření v potrubí jsou zpravidla cívky vytvářející elektromagnetické pole a snímací elektrody včetně převodníku a displeje integrovány do armatury s přírubami, která se do potrubí vkládá. V kanálech s otevřenou hladinou se senzory snímající napětí situují na dno nebo na boky jednotlivě nebo v různém uspořádání dle tvaru kanálu.
U bodových senzorů (tzv. myš na dně) je sondou přímo generováno elektromagnetické pole a indukované napětí se měří mezi elektrodami senzoru. Průřezová rychlost se pak stanoví dle obvyklého tvaru rychlostního pole.
Hloubka vody (výše hladiny nade dnem) se měří hloubkoměry/hladinoměry (ultrazvukový senzor, plovák, hydrostaticky tlakovým čidlem apod.).

Magneticko-indukční průtokoměry jsou v nabídce Ekotechniky.
Podrobný popis viz dále zde

nahoru

Hmotnostní průtokoměry na principu Coriolisovy síly

Coriolisova síla je setrvačná síla, působící na tělesa, pohybující se v rotující neinerciální vztažné soustavě tak, že se mění jejich vzdálenost od osy otáčení. Coriolisova síla má směr kolmý ke spojnici těleso - osa otáčení a způsobuje stáčení trajektorie tělesa proti směru otáčení soustavy. Neinerciální vztažná soustava se ve fyzice označuje taková vztažná soustava, v níž neplatí 1. Newtonův pohybový zákon ani 3. Newtonův pohybový zákon, tzn. že těleso, ačkoliv na ně nepůsobí žádná síla nebo výslednice sil je nulová, mění svůj pohybový stav (rychlost), tzn. pohybuje se s nenulovým zrychlením.
Příkladem je Země: Povrch rotující Země tvoří rotující vztažnou soustavu a jakákoliv hmota, pohybující se ve směru poledníků, je na severní polokouli odkloňována doprava, na jižní polokouli pak doleva. Na severní polokouli se proto otáčejí tlakové níže vždy doleva a tlakové výše doprava, na jižní přesně opačně. Řeky tekoucí ze severu na jih vymílají více východní břeh, řeky tekoucí z jihu na sever pak břeh západní. Často se je jako důsledek Coriolisovy síly uvádí různé roztočení víru při vypouštění vany podle toho, zda se nalézáme na severní nebo jižní polokouli Země.
Princip měření je založen na kontrolovaném vytváření Coriolisových sil. Tyto síly vznikají v systému vždy, když se překrývají současně přímočaré a rotační pohyby. Podle typu měřících prvků mohou být přístroje konstruovány se dvěma paralelními měřicími trubicemi, které oscilují. Hmotnostní průtok způsobuje prodlevu oscilace na straně vtoku do trubek a akceleraci na straně výtoku. Elektrodynamické snímače snímají oscilace trubek na straně vtoku a výtoku.

nahoru

Clony do potrubí

Pracují analogicky na principu měření tlakové diference jako Prandtlovy trubice nebo anubary. Mají tůzný tvar.

nahoru

Vírové průtokoměry:

Za definovanou clonovou překážkou se vytvářejí na jedné a druhé straně střídavě víry. Ty jsou unášeny dál proudem (kapaliny, páry, plynu). Vír za hradítkem vytváří podtlak. Množství tvořících se vírů je úměrné rychlosti proudícího média. Jednotlivě vznikající podtlaky jsou senzorem snímány a dále zpracovávány na elektrické impulsy.

nahoru