Самодельный расходомер, часть 1

Идеей создания собственного расходомера я загорелся более года назад, тогда же произвел все необходимые расчеты, подобрал и купил датчик дифференциального давления, но так и не дошли руки сделать сам корпус расходомера, хотя уже довольно давно есть доступ к производству.

В начале этого года идея опять всплыла в голове и было решено ее довести до логического завершения. Основной цех со станками в тот день был закрыт, но «идея ждала год, еще дня не подождет» и выточил на маленьком ручном токарнике, который поистине ужасен. Изначально предполагалось сделать корпус с внутренней резьбой под фитинги, даже нашелся подходящий метчик G1/4”, но необходимого сверла, увы, не оказалось. Были и сомнения, что на маломощном станке удастся пройти в алюминии отверстие 12 мм сверлом, позже они только подтвердились – 10 мм дались с большим боем, внутренняя поверхность получилась ужасного качества, но, как говорится, на скорость не влияет.

1

В итоге на 13,5 мм прутке алюминия были намечены канавки в стиле фитингов-елочек, позже проверка показала, что шланг 13/19 сидит как влитой и даже не думает сползать. Отлично, для прототипа – самое то!

Подобные типы расходомеров часто называют «дифференциальный расходомер», т.к. основной измеряющий элемент – это датчик дифференциального давления. Внутри самого расходомера есть небольшое сужение внутреннего сечения, в этой части скорость потока несколько возрастает (расход – это произведение скорости движения потока на площадь сечения. Уменьшилось сечение – возросла скорость), увеличивается и давление жидкости. Если совсем простым языком, то перепад сечения вызывает перепад скорости, а перепад скорости – перепад давления. И датчик дифференциального давления именно этот перепад давления и измеряет.
Формулами загружать не буду, кому интересно, то можно поискать про эффект Вентури.

Сам датчик достаточно компактный и плотно вставляется в два отверстия в корпусе-трубке, а затем фиксируется там клеем или эпоксидкой.

2

Датчик измеряет давление в диапазоне +/- 2 кПа, реальный шаг измерения – около 10 Па или 0,075 миллиметров ртутного столба, чтобы было понятно насколько малые величины он измеряет. Все это позволяет сделать перепад сечения минимальным, следовательно, максимально уменьшить и без того небольшое сопротивление потоку.

По старым расчетам основной диаметр был 10 мм, а сужение – 8 мм, при этом должен был задействоваться весь диапазон измерения датчика при расходе до 1200 л/ч. Звучит весьма обнадеживающе. Именно по этим расчетам и был изготовлен корпус первого прототипа. Сужение до 8 мм практически не создает сопротивления, зачастую такой же проходной диаметр во многих фитингах, а в водоблоках поток срезается в разы, десятки раз сильнее.

3

Сам же расходомер получился достаточно компактным, хотя торчащий датчик красоты не добавляет, конечно:

4

Первые же тесты показали, что результаты расчетов несколько расходятся с реальностью, что датчик реально измеряет до 1,65 кПа, что выливается в максимальный измеряемый расход 460 л/ч. Точно такие же датчики есть с верхним пределом измерения 7 кПа, но можно поступить проще – аккуратно рассверлить проходное отверстие до 9 мм, перепад давления уменьшиться, а предел измеряемого расхода увеличится. Насколько сказать сложно, т.к. формулы не очень точны при таких расчетах.

Но главная новость – датчик работает и еще как! После небольшой калибровки и вычисления поправочных коэффициентов результаты получились просто отличными! А самое главное – это 100% повторяемость в различных условиях: 460 л/ч можно получить, если замедлить помпу снижением напряжения (малое давление в контуре), а можно увеличить сопротивление контура на максимальной скорости помпы (давление в несколько раз выше) — результаты один в один показывает.

1

Точность получилась выше, чем у Koolance INS-17FM, но проводить прямое сравнение смысла нет – нужно доработать датчик, чтобы расширить ему диапазон, тогда можно еще точнее определить калибровочные коэффициенты. Самое главное – это повторяемость полученных результатов, а с ней полный порядок.

Многие могут возразить, что нет смысла измерять в контуре расход с такой точностью, достаточно знать с погрешностью +/- 10 л/ч. Ничуть не спорю, но основное преимущество дифференциальных расходомеров в другом:

  • Нет вращающихся частей – нет износа, нет шума
  • При такой скорости потока (высокой) расходомер можно располагать как угодно – горизонтально, вертикально или под углом
  • Можно измерять небольшие значения расхода, при котором крыльчатка может попросту не раскрутиться

Как по мне, то первый прототип удался, пусть и с огрехами, которые довольно легко решаются. В ближайших планах расточить корпус, провести новые тесты и в очередной раз прицениться к возможности серийного производства таких расходомеров, только уже в нормальном корпусе и приличным внешним видом. Жаль, тут Aquacomputer опередили.

Вам также может понравиться...

Добавить комментарий

This site uses XenWord.