Chơng 4
Đo lu lợng
4.1. Khái niệm chung
4.2.1. Lu lợng và đơn vị đo
Lu lợng là lợng chất lu chảy qua tiết diện ngang của ống dẫn trong một
đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính lợng chất lu theo thể tích hoặc khối lợng,
ngời ta phân biệt:
+ Lu lợng thể tích (Q) tính bằng m
3
/s, m
3
/giờ ...
+ Lu lợng khối (G) tính bằng kg/s, kg/giờ ...
Lu lợng trung bình trong khoảng thời gian t = t
2
- t
1
xác định bởi biểu thức:

t
V
Q
tb


=
hoặc
t
m
G
tb

=
(4.1)
Trong đó V, m là thể tích và khối lợng chất lu chảy qua ống trong thời khoảng
gian khảo sát t.
Lu lợng tức thời xác định theo công thức:
dt
dV
Q =
hoặc
dt
dm
G =
(4.2)
4.1.2. Phơng pháp đo lu lợng
Để đo lu lợng ngời ta dùng các lu lợng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất
lu, yêu cầu công nghệ, ngời ta sử dụng các lu lợng kế khác nhau. Nguyên lý
hoạt động của các lu lợng kế dựa trên cơ sở:
- Đếm trực tiếp thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế trong một khoảng thời
gian xác định t.
- Đo vận tốc chất lu chảy qua lu lợng kế khi lu lợng là hàm của vận tốc.
- Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lu lợng là hàm phụ
thuộc độ giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện
thích hợp.
4.2. Lu lợng kế đo lu lợng theo thể tích
Lu lợng kế đo lu lợng theo thể tích làm việc theo nguyên tắc đếm trực tiếp
lợng thể tích chất lu đi qua buồng chứa có thể tích xác định của l
u lợng kế.


-64-
Theo cấu tạo, lu lợng kế đo lu lợng theo thể tích đợc chia ra: lu lợng
kế bánh răng, lu lợng kế cánh.
4.2.1. Lu lợng kế bánh răng
Sơ đồ nguyên lý của lu lợng kế bánh răng trình bày trên hình 4.1.









Lu lợng kế gồm hai bánh răng hình ôvan (1) và (2) truyền động ăn khớp với
nhau trong vỏ (3) (hình 4.1a). Dới tác động của dòng chất lỏng, bánh răng (2) quay
và truyền chuyển động tới bánh răng (1) (hình 4.1b) cho đến lúc bánh răng (2) ở vị
trí thẳng đứng, bánh răng (1) nằm ngang. Chất lỏng trong thể tích V
1
đợc đẩy sang
cửa ra. Sau đó bánh răng (1) quay và quá trình tơng tự lặp lại, thể tích chất lỏng
trong buồng V
2
đợc đẩy sang cửa ra. Thông thờng thể tích buồng chứa
, do đó trong một vòng quay của trục lu lợng kế, thể tích chất lỏng
qua lu lợng kế bằng bốn lần thể tích V
021
VVV ==
0

. Trục của một trong hai bánh răng liên kết
với cơ cấu đếm đặt ngoài vỏ lu lợng kế.
Thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế trong thời gian t = t
2
- t
1
tỉ lệ với số
vòng quay xác định bởi công thức:

(
12v
NNqV
)
=
(4.3)
3
V
1
1
2
V
2
a)
c)
b)
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của lu lợng kế bánh răng
1&2) Bánh răng 3) Vỏ
Trong đó:
q
V

- thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế ứng với một vòng quay.
N
1
, N
2
- tổng số vòng quay của lu lợng kế tại thời điểm t
1
và t
2
.
Lu lợng trung bình:

( )
12
12v
tb
tt
NNq
t
V
Q


=


=
(4.4)

-65-

Lu lợng tức thời:

nq
dt
dN
q
dt
dV
Q
vv
===
(4.5)
Với
dt
dN
n =
là tốc độ quay của trục lu lợng kế.
Thông thờng thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế đợc biểu diễn dới dạng:

(4.6)
(
1c2cc
NNqV =
)
Trong đó:
q
c
- hệ số lu lợng kế (thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế ứng với một
đơn vị chỉ thị trên lu lợng kế).
N

c1
, N
c2
- số trên chỉ thị của lu lợng kế tại thời điểm t
1
và t
2
.
Để đếm số vòng quay và chuyển thành tín hiệu điện ngời ta dùng một trong
ba cách dới đây:
- Dùng một nam châm nhỏ gắn trên trục quay của lu lợng kế, khi nam
châm đi qua một cuộn dây đặt cố định sẽ tạo ra xung điện. Đếm số xung điện theo
thời gian sẽ tính đợc tốc độ quay của trục lu lợng kế.
- Dùng tốc độ kế quang.
- Dùng mạch đo thích hợp để đo tần số hoặc điện áp.
Giới hạn đo của lu lợng kế loại này từ 0,01 - 250 m
3
/giờ, cấp chính xác 0,5;
1, tổn thất áp suất nhỏ nhng có nhợc điểm là chất lỏng đo phải đợc lọc tốt và gây
ồn khi làm việc.
4.2.2. Lu lợng kế kiểu cánh
Để đo lu lợng dòng khí ngời ta sử dụng lu lợng kế kiểu cánh (hình
4.2).









7
8
6
5
4
1
2
3
Hình 4.2
Lu lợng kế
kiểu cánh
1) Vỏ 2, 4,7&8) Cánh 3) Tang quay 5) Con lăn 6) Cam

-66-
Lu lợng kế gồm vỏ hình trụ (1), các cánh (2,4,7,8), tang quay (3) và cam (6).
Khi cánh (4) ở vị trí nh hình vẽ, áp suất chất khí tác động lên cánh làm cho tang (3)
quay. Trong quá trình quay các cánh luôn tiếp xúc với mặt ngoài cam (6) nhờ các
con lăn (5). Trong một vòng quay, thể tích chất khí đi qua lu lợng kế bằng thể tích
vành chất khí giữa vỏ và tang. Chuyển động quay của tang đợc truyền đến cơ cấu
đếm đặt bên ngoài vỏ lu lợng kế.
Lu lợng kế kiểu cánh có thể đo lu lợng đến 100 - 300 m
3
/giờ, cấp chính
xác 0,25; 0,5.
4.3. Lu lợng kế đo lu lợng theo tốc độ
4.3.1. Nguyên lý đo
Lu lợng kế đo lu lợng theo tốc độ dựa trên công thức:

(4.7)

S.vQ =
Trong đó:
Q - lu lợng.
v - tốc độ dòng chảy.
S - diện tích tiết diên ngang ống dẫn.
Tiết diện S biết trớc, đo v xác định đợc Q.
4.3.2. Lu lợng kế tuabin hớng trục
Hình 4.3 trình bày sơ đồ cấu tạo của một lu lợng kế tuabin hớng trục.


4


2
1



3

Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo lu lợng kế tuabin hớng trục
1) Bộ chỉnh dòng chảy 2) Tuabin
3) Bộ truyền bánh răng-trục vít 4) Thiết bị đếm


Bộ phận chính của lu lợng kế là một tuabin hớng trục nhỏ (2) đặt theo
chiều chuyển động của dòng chảy. Trớc tuabin có đặt bộ chỉnh dòng chảy (1) để

-67-
san phẳng dòng rối và loại bỏ xoáy. Chuyển động quay của tuabin qua bộ bánh răng

- trục vít (3) truyền tới thiết bị đếm (4).
Tốc độ quay của tuabin tỉ lệ với tốc độ dòng chảy:

kvn =

Trong đó:
k - hệ số tỉ lệ phụ thuộc cấu tạo lu lợng kế.
v- tốc độ dòng chảy.
Lu lợng thể tích chất lu chảy qua lu lợng kế:

n
k
F
S.vQ ==
[m
3
/s] (4.8)
Với:
S - tiết diện dòng chảy [m
2
].
n - tốc độ quay của tuabin [vòng/s].
Nếu dùng cơ cấu đếm để đếm tổng số vòng quay của lu lợng kế trong một
khoảng thời gian từ t
1
đến t
2
sẽ nhận đợc thể tích chất lỏng chảy qua lu lợng kế :

dt.n

k
F
dt.dQdV ==



=
2
1
t
t
ndt
k
F
V

Hay
(
12
NN
k
F
V =
)
(4.9)
Với


=
2

1
t
t
12
ndtNN
Lu lợng kế tuabin hớng trục với đờng kính tuabin từ 50 - 300 mm có
phạm vi đo từ 50 - 300 m
3
/giờ, cấp chính xác 1; 1,5; 2.
4.3.3. Lu lợng kế tuabin tiếp tuyến
Để đo lu lợng nhỏ ngời ta dùng lu lợng kế tuabin tiếp tuyến có sơ đồ
cấu tạo nh hình 4.4.
Tuabin (1) của lu lợng kế đặt trên trục quay vuông góc với dòng chảy. Chất
lu qua màng lọc (2) qua ống dẫn (3) vào lu lợng kế theo hớng tiếp tuyến với

-68-