Mjerač protoka
<s>Mjerilo protoka je mjerni instrument ili uređaj za mjerenje protoka, odnosno za merenje količine tekućine, pare ili plina koji protječu kroz cjevovod u nekom vremenu.</s><s>Koristi se u raznim industrijskim granama (kemijskoj, prehrambenoj), distribuciji potrošne vode ili plina (vodomjer, plinomjer), gospodarenju vodama, poljoprivredi i drugom.</s><s>Sastoji se od registrirajućega dijela (dio koji bilježi) i mjernoga dijela, koji mogu biti konstrukcijski vrlo raznoliki.</s>

<s>Mjerila na osnovi razlike tlakova 
Mjerila na osnovi razlike tlakova jesu Venturijeva cijev, mjerna sapnica, mjerna prigušnica, te Pitotova cijev.</s><s>Kod tih je mjernih instrumenata način rada u osnovi jednak: na mjestu suženja presjeka tlak je niži, a pad tlaka razmjeran je brzini, odnosno protoku fluida (Bernoullijeva jednadžba).</s><s>Mjerenjem razlike tlakova uz pomoć tlakomjera (manometra) može se odrediti protok.</s>

<s>Venturijeva cijev</s>

<s>Venturijeva cijev sastoji se od stožastog ulaznoga dijela koji vodi do uskoga grla, nakon kojega slijedi izlazni dio cijevi, a tlakovi se mjere prije suženja i u suženju.</s><s>Zbog takva oblika Venturijeve cijevi, prljavština se u njoj ne taloži, pa se njome mogu mjeriti i onečišćeni fluidi.</s>

<s>Mjerna sapnica</s>

<s>Mjerna sapnica obično je eliptična ili kružna ulaza i općenito se koristi za mjerenje protoka vodene pare pri velikim brzinama strujanja.</s><s>Tlakovi se mjere ispred sapnice i na samom izlazu iz nje.</s>

<s>Mjerna prigušnica</s>

<s>Mjerna prigušnica sastoji se od kružne ploče s kružnim otvorom u sredini.</s><s>Tlak se mjeri u cijevi prije i iza prigušnice.</s><s>Kako bi se prigušnica mogla primijeniti, mjerni fluid mora biti sasvim homogen, iz plinova se tijekom njihova prolaska ne smije izdvajati voda, a tok fluida kroz cjevovod mora biti ujednačen i bez vrtloženja.</s>

<s>Vodomjer</s>

<s>Vodomjer je naprava ili mjerni instrument za mjerenje količine vode koja je protekla kroz neku cijev.</s><s>Ta se količina iskazuje u kubnim metrima (m3), litrama (l ili L) i slično.</s><s>Iako se vodomjerom izravno ne mjeri protok (količina vode koja protječe u jedinici vremena), izmjerene se vrijednosti uvijek odnose na jedno mjerenje, obračunsko razdoblje i slično, pa se vodomjer često smatra vrstom mjerila protoka, kojemu je i konstrukcijski sličan.</s>

<s>Pitotova cijev</s>

<s>Pitotova cijev ili Pitot-cijev za razliku od mjerne prigušnice, Dallove i Venturijeve cijevi, koji mjere volumni ili maseni protok, mjeri brzinu protoka u određenoj točki.</s><s>Na osnovu zakona o očuvanja energije za idealne tekućine može se izvesti jednostavan način određivanja brzine tekućine, mjerenjem razlike statičkog i dinamičkog člana tlaka, odnosno odgovarajućih članova u Bernoullijevoj jednadžbi.</s><s>Mjerni uređaj se sastoji
od dvije kapilare spojenih na diferencijalni manometar.</s><s>Jedna kapilara ima otvor okomit na strujnice tekućine (ili plina), a druga kapilara ima otvor paralelan sa strujnicama.</s><s>U prvoj kapilari djeluje tlak jednak zbroju statičkog i dinamičkog tlaka, a u drugoj kapilari vlada statički tlak.</s><s>Mjerni signal je razlika dvaju tlakova.</s><s>Pogreška mjerenja Pitotove cijevi je oko 2% za brzine fluida do 150 m/s.</s>

<s>Turbinska mjerila protoka</s>

<s>Turbinska mjerila protoka mjere brzinu strujanja fluida s pomoću mjernoga turbinskoga rotora ili takozvanih Woltmannova krila, a njima se obično izražava volumni protok.</s><s>Postoji više različitih izvedbi takvih mjerila, a prema načinu mjerenja razlikuju se ona koja mjere brzinu strujanja fluida po cijelom poprječnom presjeku toka i ona koja mjere brzinu u pojedinim točkama presjeka.</s><s>Turbinska mjerila, rotor kojih prekriva cijelu površinu mjernoga presjeka, upotrebljavaju se na cjevovodima sve do 1 000 milimetara promjera.</s>

<s>Rotacijska mjerila protoka 
U rotacijska mjerila protoka svrstavaju se sva ona neposredna obujamska mjerila protoka kod kojih jedan ili više elemenata rotiraju.</s><s>Takva su mjerila obično plinomjeri s tekućinom.</s><s>Kako nemaju nikakvih ventila, oni mjere protekli obujam vrlo točno, pa su pogodni za mjerenje malih protoka.</s>

<s>Maseni protokomjeri</s>

<s>Maseni protomjeri mogu biti Coriolisov protokomjer, termodinamički protokomjer, protokomjer s vrućom žicom.</s>

<s>Mjerenje protoka užarenom žicom 
Mjerenje protoka užarenom žicom zasniva se na ovisnosti gubitka topline užarene žice, odnosno smanjenja njezina električnog otpora o protoku.</s><s>Žice se izrađuju od platine, volframa, iridija ili njihovih slitina.</s><s>Budući da su žice vrlo osjetljive na mehanička oštećenja i vrlo su krhke, ta se mjerila uglavnom koriste za mjerenja protoka čistoga zraka i plina.</s>

<s>Coriolisov protokomjer</s>

<s>Pojava da se na tijelo, ili tekućinu, koja se giba i istovremeno rotira djeluje osim centrifugalne sile i Coriolisova sila, koristi se za maseni protokomjer.</s><s>Coriolisovo ubrzanje (sila) djeluje uvijek okomito na prividnu brzinu tijela i kutnu brzinu rotacije.</s><s>Djelovanje Coriolisove sile možemo zapaziti kada tekućina istječe iz posude (npr. slivnika ili kade) jer zbog nje istovremeno uz istjecanje dolazi i do rotacije tekućine.</s><s>Na sjevernoj polutki Zemlje rotacija tekućine je u smjeru zakretanja kazaljke na satu, a na južnoj polutci je u suprotnom smjeru.</s><s>Coriolisov protokomjer se sastoji od dvije paralelne cijevi savite u obliku slova U kroz koje protječe tekućina u istom smjeru.</s><s>Način rada zasniva se na uvijanju (torziji) cijevi koje titraju a kroz njih protječe tekućina.</s><s>Gornja i donja cijev titraju suprotno, tako da kada se gornja cijev kreće prema gore, donja cijev ima suprotan smjer kretanja.</s><s>Titranje je pobuđeno elektromagnetskim djelovanjem i dolazi do rezonancije kada cijevi titraju vlastitom ili prirodnom frekvencijom.</s><s>Frekvencija titraja je od 100 do 300 Hz s vrlo malom amplitudom, manjom od 1 mm.</s><s>Zbog Coriolisove sile tekućina djeluje silom na stjenke cijevi i dolazi do njihovog savijanja (torzije) i pomaka u titranju.</s>

<s>Termodinamički protokomjer</s>

<s>Točno mjerenje protoka kapljevina i plinova ostvareno je točnim mjerenjem toplinske ravnoteže koja je uvjetovana masenim protokom tvari.</s><s>Toplina se razvija u namotaju žice oko cijevi i kondukcijom kroz stijenku se prenosi na tekućinu koja protječe kroz cijev.</s><s>Temperatura se točno mjeri prije grijača i poslije grijača.</s><s>Razlika temperature mjeri se u spoju termometara u Wheastoneovom otporničkom mjernom mostu.</s><s>Mjerni signal masenog protoka je razlika napona (temperatura) na granama Wheastoneovog mosta.</s><s>Ravnotežom je određen odnos između protoka i razlike temperature.</s><s>Velika je prednost termodinamičkog protokomjera da nema pada tlaka i velika točnost mjerenja.</s><s>Nedostatak je da mjerni signal ovisi o sastavu plinova, pa se mora posebno umjeriti (baždariti) za svaki plin.</s>

<s>Rotametri</s>

<s>Rotametri su mjerila protoka s lebdjelicom.</s><s>Ta mjerila mogu biti brzinska mjerila protoka, udarna mjerila na osnovi dinamičkoga tlaka struje fluida, mjerila na osnovi optjecanja detektorskoga dijela, te mjerila protoka s promjenljivom površinom protjecanoga presjeka.</s><s>Osnovni su dijelovi takvih mjerila uspravna, konusna, obično staklena mjerna cijev, te posebno oblikovana lebdjelica u toj cijevi.</s><s>Kada nema protoka kroz rotametar, lebdjelica zbog svoje težine ostaje na dnu.</s><s>Kada pak fluid uđe u mjernu cijev s donje strane, strujanjem fluida oko lebdjelice djeluje i hidrodinamički tlak, stvarajući time uzgonsku silu ovisnu o brzini protoka.</s><s>Povećanjem brzine protoka povećava se i uzgonska sila koja uzrokuje sukladno (proporcionalno) podizanje lebdjelice u mjernoj cijevi, što se umjerava (baždari) i mjeri.</s>

<s>Mjerilo protoka s ovalnim zupčanicima 
Mjerilo protoka s ovalnim zupčanicima ili klipovima upotrebljava se uglavnom za mjerenje protoka plinova.</s>

<s>Električki ili elektronički protomjeri 
Električki ili elektronički protomjeri mogu biti vrtložni protomjer, elektromagnetski protokomjer, ultrazvučni protokomjer, Dopplerov protokomjer, Laserski Dopplerov protokomjer.</s>

<s>Mjerenje protoka vrtloženjem ili turbulencijom 
Iza nepokretnog objekta u struji fluida stvaraju se vrtlozi čija frekvencija je proporcionalna brzini strujanja.</s><s>U područje vrtloženja se postavlja mjerni pretvornik koji može pratiti frekvenciju vrtloženja.</s><s>Najčešće se mjeri frekvencija promjene tlaka uslijed vrtloženja, a mogu se koristiti termistori, tenzometri, ultrazvučna metoda, induktivna metoda i drugo.</s><s>Iz izmjerene frekvencije protok se može izračunati.</s><s>Prednosti mjerila protoka vrtloženjem su linearna karakteristika, velika dinamika (1:100), točnost bolja od 1%.</s><s>Nedostatak je što se ne koriste se za vrlo viskozne tekućine.</s>

<s>Elektromagnetski protokomjer</s>

<s>Kod elektromagnetskog protokomjera sam fluid djeluje kao vodič napona, a na stijenkama cijevi su postavljene dvije elektrode (izolirane od same cijevi).</s><s>Primjenjiv je samo na vodljive tekućine.</s><s>Način rada se temelji se na zakonu elektromagnetske indukcije.</s><s>Cijev kroz koju teče vodljiva tekućina postavlja se u magnetsko polje.</s><s>Vodič predstavlja sama vodljiva tekućina koja struji nekom brzinom.</s><s>Problem pri radu s istosmjernim magnetskim poljem je stvaranje polarizacijskog napona (koji je veći od korisnog signala) na elektrodama.</s><s>Zbog toga se za mjerenje koristi izmjenično magnetsko polje.</s><s>Pri tome se koristiti sljedeći valni oblici: sinusoidalni, pravokutni ili trapezni.</s>

<s>Ultrazvučni protokomjer</s>

<s>Kod ultrazvučnog protokomjera mjerenje se temelji na činjenici da se ultrazvučni val rasprostire brže niz struju, nego uz struju fluida.</s><s>Mjeri se razlika vremena prostiranja ultrazvuka niz struju i uz struju.</s>

<s>Dopplerov protokomjer 
Dopplerov protokomjer se koristi kada u tekućini ima čestica (ili mjehurića) od kojih se ultrazvuk može odbijati (reflektirati).</s><s>Primjer je neinvazivno mjerenje protoka krvi u žilama.</s><s>Na rad utječe koncentracija i veličina čestica, kao i raspodjela brzine fluida po presjeku cijevi.</s><s>Točnost ovog protokomjera je oko 5%.</s>

<s>Laserski Dopplerov protokomjer</s>

<s>Laserski Dopplerov protokomjer se isto zasniva na Doplerovom učinku (eng. Laser Doppler Anemometer ili LDA).</s><s>Umjesto ultrazvučnog vala koristi se monokromatski sinkroni val svjetlosti (laser).</s><s>Frekvencijski pomak mjeri se analizom interferometrijske slike koja nastaje interferiranjem upadne i reflektirane zrake.</s>

<s>Izvori</s>

<s>Vidi još 
 Mjerenje protoka</s>

<s>Mjerni instrumenti</s>

