Гидродинамика – раздел гидромеханики, в котором рассматриваются задачи, связанные с движением жидкости под действием приложенных к ней внешних сил – разности давлений, создаваемой с помощью нагнетательного оборудования (насосов или компрессоров), либо вследствие разности уровней или плотностей жидкостей.

При рассмотрении течения жидкости по заполненному трубопроводу различают:

- Линейную скорость w – путь, пройденный количеством жидкости в единицу времени.

В связи с тем, что скорость отдельных слоев жидкости неодинакова, чаще рассматривают среднюю скорость потока (w, м/с)

w=V/F, (1)

где V – объемный расход потока; F – площадь поперечного сечения трубопровода;

- Объемный расход потока (V, м³/с) определяемый по уравнению, обратному (1),

- Массовую скорость (W), определяемую как количество жидкости, перемещенное через единицу поперечного сечения через единицу времени,

W=G/F=wp, (2)

где G = Vp – массовый расход жидкости.

Объемный расход - объем жидкости, протекающей через определённую площадь. При установившемся движении расход капельной жидкости — величина постоянная вдоль данного потока. Объемный расход измеряется в единицах объема вещества за единицу времени. Для измерения объемного расхода жидкости используют кубические метры секунду (м³/с). Объемный расход пара и газа в системе СИ приводится в стандартных кубических метрах в секунду (м³/с). Кроме этого, используются и другие единицы измерения  объемного расхода (например: м³/час, литры/мин) и прочие дополнительные системные и внесистемные единицы измерения.

В случае установившегося (стационарного) движения, когда все параметры, характеризующие состояние системы в каждом сечении не меняются во времени, при переходе сечения F₁ к сечению F₂ скорости жидкости w₁ и w₂ будут различны, однако по закону сохранения вещества массовый расход жидкости, проходящий через каждое сечение, должен быть неизменен.

Таким образом, в соответствии с уравнением (2)

Считая, жидкость несжимаемой (ρ₁=ρ₂) данное уравнение можно записать

V=F₁w₁= F₂w₂=const. (3)

Уравнение (3) называется уравнением неразрывности потока и представляет собой материальный баланс жидкости.

Для контроля и управления химическим производством большое значение имеет измерение расхода и количества различных веществ: газов, жидкостей, пульп и суспензий.

Для измерения расхода веществ применяют расходомеры, основанные на различных принципах действия: расходомеры переменного и постоянного перепада давлений, переменного уровня, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые, тепловые и турбинные. Расход сыпучих веществ обычно измеряют различными весоизмерительными устройствами.

Для измерения количества вещества применяют расходомеры с интеграторами или счетчики. Интегратор непрерывно суммирует показания прибора, а количество вещества определяют по разности его показаний за требуемый промежуток времени. Измерение расхода и количества является сложной задачей, поскольку на показания приборов влияют физические свойства измеряемых потоков: плотность, вязкость, соотношение фаз в потоке и т. п. Физические свойства измеряемых потоков, в свою очередь, зависят от условий эксплуатации, главным образом от температуры и давления. Если условия эксплуатации расходомера отличаются от условий, при которых производилась его градуировка, то ошибка в показаниях прибора может значительно превысить допустимое значение. Поэтому для серийно выпускаемых приборов установлены ограничения области их применения: по свойствам измеряемого потока, максимальной температуре и давлению, содержанию твердых частиц или газов в жидкости и т. п.

Действие этих расходомеров основано на возникновении перепада давлений на сужающем устройстве в трубопроводе при движении через него потока жидкости или газа. При изменении расхода Q величина этого перепада давлений р также изменяется (рисунок 1).

Для некоторых сужающих устройств как преобразователей расхода в перепад давлений коэффициент передачи определен экспериментально и его значения сведены в специальные таблицы. Такие сужающие устройства называются стандартными.

Наиболее простым и распространенным сужающим устройством является диафрагма. Стандартная диафрагма представляет собой тонкий диск с круглым отверстием в центре. От стойкости диафрагмы и особенно входной кромки отверстия существенно зависит ее коэффициент передачи. Поэтому диафрагмы изготовляют из материалов, химически стойких к измеряемой среде и устойчивых против механического износа. Кроме диафрагмы в качестве стандартных сужающих устройств применяют также сопло Вентури, трубу Вентури, которые создают меньшее гидравлическое сопротивление в трубопроводе.

Сужающее устройство расходомера переменного перепада давлений является первичным преобразователем, в котором расход преобразуется в перепад давлений.

Промежуточными преобразователями для расходомеров переменного перепада давлений служат дифманометры. Дифманометры связаны с сужающим устройством импульсными трубками и устанавливаются в непосредственной близости от него. Поэтому в расходомерах переменного перепада давлений обычно используют дифманометры, снабженные промежуточным преобразователем для передачи результатов измерений на щит оператора (например, мембранные дифманометры ДМ).

Так же как при измерении давления и уровня, для защиты дифманометров от агрессивного воздействия измеряемой среды применяют разделительные сосуды и мембранные разделители.

Особенностью первичных преобразователей расходомеров переменного перепада давлений является квадратичная зависимость перепада давлений от величины расхода. Чтобы показания измерительного прибора расходомера линейно зависели от расхода, в измерительную цепь расходомеров переменного перепада давлений вводят линеаризующий преобразователь. Таким преобразователем служит, например, блок линеаризации в промежуточном преобразователе НП-ПЗ. При непосредственной связи дифманометра с измерительным прибором (например, КСД) линеаризация производится в самом приборе с помощью лекала с квадратичной характеристикой.

Расход жидкости или газа можно измерять и при постоянном перепаде давлений. Для сохранения постоянного перепада давлений при изменении расхода через сужающее устройство необходимо автоматически изменять площадь его проходного сечения. Наиболее простой способ – автоматическое изменение площади проходного сечения в ротаметре.

Ротаметр представляет собой вертикальную конусную трубку, в которой находится поплавок. Измеряемый поток Q проходя через ротаметр снизу вверх, создает перепад давлений до и после поплавка. Этот перепад давлений, в свою очередь создает подъемную силу, которая уравновешивает вес поплавка (рисунок 1).

Если расход через ротаметр изменится, то изменится и перепад давлений. Это приведет к изменению подъемной силы и, следовательно, к нарушению равновесия поплавка. Поплавок начнет перемешаться. А так как трубка ротаметра конусная, то при этом будет изменяться площадь проходного сечения в зазоре между поплавком и трубкой, в результате произойдет изменение перепада давлений, а, следовательно, и подъемной силы. Когда перепад давлений и подъемная сила снова вернутся к прежним значениям, поплавок уравновесится и остановится.

Таким образом, каждому значению расхода через ротаметр Q соответствует определенное положение поплавка. Так как для конусной трубки площадь кольцевого зазора между ней и поплавком пропорциональна высоте его подъема, то шкала ротаметра получается равномерной.

Промышленность выпускает ротаметры со стеклянными и металлическими трубками. У ротаметров со стеклянной трубкой шкала нанесена прямо на поверхности трубки. Для дистанционного измерения положения поплавка в металлической трубке используют промежуточные преобразователи линейного перемещения в унифицированный электрический или пневматический сигнал.