Трубка Пито. Рабочий принцип

Трубка пито
Трубка питоТрубки Пито собой представляют один из видов датчика расхода непрерывного потока среды работы. Изобретённые ещё в первой половине 30-ых годов XVIII века французским инженером Анри Пито, они и в настоящий момент активно применяются в гражданской и военной авиатехнике, в технических коммуникациях и др.

Рабочий принцип

Являясь расходомером дифференциального давления, трубка Пито меряет два давления: статическое и общее ударное. Статическое давление — это рабочее давление в трубе, воздуховоде или внешней среде, которая расположена перед трубкой Пито. Измерение происходит под прямым углом к ??направлению потока, предпочтительно в точке с невысокой турбулентностью.
Общее ударное давление собой представляет сумму статического и кинетического давлений и определяется в момент, когда текущий поток действует на отверстие трубке Пито. В большинстве конструкций применяется Г-образная трубка, входное отверстие которой, обращено конкретно к встречному потоку.
Для неплохой работы трубки Пито нужно, чтобы диапазон расхода находился в границах от 3: 1 до 4: 1 (такое требование характерно и для диафрагменных расходомеров). Важное отличие заключается в том, что, хотя отверстие меряет полный поток, трубка Пито определяет его скорость исключительно в одной точке.
Трубка пито
Для конструкции описуемого расходомера очень важны профиль и длина входной трубки, а еще форма её стенок.
Параметры входной части трубки оказывают влияние на характер распределения давления по сечению. При увеличении скорости потока её профиль в трубке меняется с удлиненого (ламинарного) на более плоский (турбулентный). Это меняет точку средней скорости и просит регулировки глубины вставки. В аналогичных условиях профиль скорости практически в любое время плоский, и глубина введения трубки не считается критичной.
Важно, чтобы измерение скорости проводилось на глубине введения, которая отвечает средней скорости потока. Благодаря этому в расходомерах Пито устанавливают короткие трубки с профилем, который повышает быстрота потока и понижает постоянный перепад давления. Также выпускаются и специализированные выполнения, в которых профиль входного канала исполняется таким, чтобы создать более большой перепад давлений, чем у обыкновенной трубки Пито.
Трубка пито

Как измеряется давление потока?

В конструкциях трубки Пито (с двойными стенками) ударное давление направлено вперёд, в поток. В обыкновенных конструкциях ось движения среды работы соединяется с осью внешней трубки. Оба сигнала давления направляются по трубопроводу на указатель или преобразователь.
Для промышленных применений статическое давление может быть вымерено тремя способами:

  1. Через расширения в стенке трубы.
  2. Статическими зондами Пито, вставленными в технологичный поток.
  3. С помощью маленьких отверстий, размещенных либо на самой трубке Пито, либо на индивидуальном аэродинамическом элементе.

Трубка пито
Точность функционирования расходомеров этой конструкции зависит от формы аэродинамических тел, окружённых непрерывным потоком среды работы, а еще от параметров её вязкости, скорости и сжимаемости. Ключом к повышению точности показаний считается минимизация кинетической составляющей при измерении давления.
Специально разработанные датчики Пито годятся и для работ в пульсирующих потоках. Для этого применяется зонд Пито, заполненный силиконовым маслом, который служит для передачи давления процесса. В высокочастотных пульсирующих применениях масло служит также средством демпфирования пульсаций и сглаживания давления.

Использование

Трубки Пито могут быть применены в трубах и воздуховодах любого сечения – круглого, квадратного, прямоугольного. Ввиду собственной простоты и надёжности такие расходомеры используются даже в турбинных установках гоночных автомобилей и быстроходных истребителей. В промышленных применениях трубки Пито используются чтобы провести измерения потока жидкости в водоотводах и открытых каналах.
Хотя точность и дальность действия относительно низки, трубки Пито дешевые и подходят для самых разных условий внешней среды, включая экстремально большие температуры и большой диапазон давлений.
Трубка пито
Монтаж данных устройств состоит в следующем:

  1. Трубку Пито пропускают через отверстие в канале.
  2. Крепят её с помощью фланца или сальника.
  3. Устанавливают внешний указатель, который показывает относительное отклонение между осями трубы/канала и приёмной трубки.
  4. При возможном наличии в потоке мелкодисперсных твёрдых частиц (к примеру, угольной пыли) перед расходомером устанавливают съёмный пробоотборник.
  5. Если температура потока может резко изменяться, предполагают установку управляющей термопары.

Точность показаний — от 0,5% до 5% полной шкалы.
Хорошими качествами трубок Пито считаются небольшая цена, отсутствие двигающихся частей, простота и отсутствие потерь давления в текущем потоке.
Главные минусы — ошибки, появляющиеся в результате изменения профиля скорости или закупорки портов давления.
Трубки Пито лучше использовать чтобы провести измерения расхода среды работы там, где важна цена устройства, а еще при существенных диаметрах трубы или воздушного канала.