 |
|
|||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Меню |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Студент Руководитель Содержание Введение 1. Краткие теоретические сведения 2. Расчет сужающего устройства 3. Выбор и обоснование схемы сужающего устройства 4. Выводы и заключения Список литературы Введение Расходом вещества называется количество вещества, проходящего через данное сечение канала в единицу времени. Массовый расход измеряют в килограммах на секунду, а объемный -- в кубических метрах на секунду. Приборы, измеряющие расход, называют расходомерами. Эти приборы могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда их называют расходомерами со счетчиком. Такие расходомеры позволяют измерять одновременно расход и количество. Значение расходомеров и счетчиков количества (массы и объема) жидкости, газа и пара в современном индустриальном обществе исключительно велико. Их роль очень возросла в связи с необходимостью максимальной экономии энергетических и водных ресурсов страны, которые все более и более дорожают. Без расходомеров нельзя обеспечить управление, и тем более оптимизацию технологических режимов в энергетике, металлургии, нефтяной, газовой, целлюлозно-бумажной, пищевой и во многих других отраслях промышленности. Без этих приборов невозможны и автоматизация производства, и достижение максимальной ее эффективности. Расходомеры необходимы и для управления транспортными средствами, в том числе судами, самолетами и космическими кораблями. Они нужны для контроля за оросительными системами в сельском хозяйстве, требуются и для проведения лабораторных и исследовательских работ. Счетчики количества необходимы для учета массы или объема нефти, газа, пара, воды и других веществ, транспортируемых по трубам и потребляемых отдельными объектами. Без них очень трудно контролировать утечки и исключить потери ценных продуктов. А снижение погрешности измерения расхода и количества хотя бы на 1 % может обеспечить громадный экономический эффект. Роль счетчиков в последнее время сильно возрастает в связи с коммерциализацией учета энергоносителей. 1. Краткие теоретические сведения Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями. Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы - Вентури. В качестве измерительных приборов применяются различные дифференциальные манометры, рассмотренные в главе VII, снабженные показывающими, записывающими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о расходе в соответствующей форме и виде. Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так, что центр его лежит на оси трубопровода (рис. VIII.1). При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит потеря давления рпот. Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара. Из рис. VIII.1 видно, что давление по оси трубопровода, показанное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2 производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства. Исходные данные: Измеряемая среда - керосин; Максимальный расход Qomax = 175 м3/ч; Избыточное давление Ризб = 2 кгс/см2; Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре 200С D20 = 250 мм; Температура измеряемой среды перед сужающим устройством t = 400С; Материал трубопровода - сталь М20. Определение недостающих данных: 1. Абсолютное давление воздуха перед диафрагмой: Р = Ри + Рб =2+1=3 кгс/см2 2. Плотность керосина в рабочих условиях ??=725 кг/м3 3.Динамическая вязкость керосина в рабочих условиях µ=0,0025 кгс/м2 4. Внутренний диаметр трубопровода при температуре t=400С D=D20Kт=250,057 мм бt=10-6[11,1+7,7(40/1000)-3,4 (40/1000)2]=11,4 •10-6 Кт=1+бtT(t-20)=1+11,4 •10-6• (40-20)=1,000228 Расчет диаметра отверстия сужающего устройства при температуре 40 оС - d20(мм) Определяем недостающие данные 1. Коэффициент, учитывающий изменение диаметра отверстия сужающего устройства, вызванное отклонением температуры среды от 20 оС Kсу=1+ бt су (t-20)=1+16,47• 10-6 • (40-20)=1,000329 бt=10-6[16,206+6,571(40/1000)+0(40/1000)2]=16,47• 10-6 2. Верхний предел перепада давления на сужающем устройстве ?рв=0,25р=0,25•0,29=0,07 МПа 3. Значения верхней границы Remax и нижней границы Remin рабочего диапазона значений Remax= ==71833 Remin = = =43100 Qomin=0,6Qomax=0,6•175=105 м3/ч 4.Для выбранного типа диафрагмы с угловым способом отбора давления границы применения определяем по ГОСТ 8.586.2-2005 п.5.3.1. Re >5000 при в ?0,56 5. Значение вспомогательной величины А А=== 0,0713 6. Значения верхней границы вв и нижней границы вн диапазона допускаемых значений в для выбранного типа сужающего устройства. 0,1? в ? 0,75 Выбираем при в=0,45 вв=0,5 вн=0,4 7. Значения вспомогательных величин В1 и В2 В1= Е1С1Кш1Кп1в2ве1; В2=Е2С2Кш2Кп2в2не2; Определяем недостающие данные 7.1 Коэффициенты скорости входа Е1 и Е2 при вв и вн соответственно Е=1/ Е1=1/=1/=1,033 Е2=1/=1/=1,013 7.2 Коэффициент истечения С1 при Remax и вв С1=0,5961+0,0261•0,52-0,216•0,58+0,000521• +(0,0188+0,0063•0,54)•0,53,5•+ (0,043+0,08- 0,123)(1- 0,11A) - 0,031(M1-0,8M1,11)в1,3+M2= =0,602+0,00487+0,00592+0-0+0= 0,612 где А1===0,2 для диафрагмы с угловым способом отбора L1 =L'2=0, следовательно, М1==0 и M2=0. Коэффициент истечения С2 при Remax и вн А2===0,17 С2=0,5961+0,0261•0,42-0,216•0,48+0,000521• +(0,0188+0,0063•0,452)•0,43,5•+ (0,043+0,08- 0,123)(1- 0,11A) - 0,031(M1-0,8M1,11)в1,3+M2= =0,6+0,00416+0,00271+0-0+0= 0,606 7.3 Рассчитываем поправочный коэффициент, учитывающий притупление входной кромки диафрагмы. Возьмем радиус входной кромки диафрагмы rk так, чтобы он не превышал 0,0004d,тогда поправочный коэффициент Kп принимаем равным единице. Следовательно, Kп1 =1 и Kп2=1. 7.4 Определяем поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода. Кш1- поправочный коэффициент при при Remax и вв(для диафрагм); Кш2- поправочный коэффициент при Remax и вн (для диафрагм) Кш=1+5,22в3,5(л -л*) Определяем недостающие данные 7.4.1 По таблице Д.1. Шероховатость внутренней поверхности трубопровода определяем Rш=0,15 •102 м , Rа=0,045•103 м для стальных труб с незначительным налетом ржавчины. 7.4.2 Рассчитываем значение Rаmax при Re =71833 и вв= 0,5 Так как Re > 5000 и в < 0,65 104 = где A0,А1,А2 - коэффициенты, зависящие от числа Re Аi= , где Bk - постоянные коэффициенты, значения которых приведены в таблице 2. Ао=8,87•-3,7114•+0,41841• +0=0,713 А1=6,7307•-5,5844•+0,732485• +0=3,2766 А2= -10,244•+5,7094•+0,76477• +0=35,5 104 =0,713•+35,5=35,57 Если полученное значение 104 ? 15 , то принимают Ramax=15•10-4D=3,75•10-4. Значение Rаmin рассчитывают 104= = =0,97-1,196+0,361=0.137 104 ?0 или число Re < 3•106,то принимают Ramin=0 Рассчитываем значение Rаmax при Re =71833 и вн= 0,4 Так как Re > 5000 и в < 0,65 104 = где A0,А1,А2 - коэффициенты, зависящие от числа Re Аi= , где Bk - постоянные коэффициенты, значения которых приведены в таблице 2. Ао=8,87•-3,7114•+0,41841• +0=0,713 А1=6,7307•-5,5844•+0,732485• +0=3,2766 А2= -10,244•+5,7094•+0,76477• +0=35,5 104 =0,713•+35,5=35,53 Если полученное значение 104 ? 15 , то принимают Ramax=15•10-4D=3,75•10-4. Значение Rаmin рассчитывают 104= = =2,208+2,859+0,91=0.319 104 ?0 или число Re < 3•106,то принимают Ramin=0 7.4.3 Так как Rа> Ramax то поправочный коэффициент Кш рассчитывают Кш=1+5,22в3,5(л -л*) где л и л* - коэффициенты трения, рассчитанные при действительном числе Re и значениях эквивалентной шероховатости измерительного трубопровода, равных ее действительному значению Rш. Рассчитываем значения л и л* л = где Аш, kD, kR - величины, значения которых рассчитывают в соответствии с таблицей 3. Для л Аш=Rш=0,15•102 ,kD=0,26954•Rш/D=0,26954•15/0,25=16 , kR=5,035/Re=0,0710-3 л =0,075 Для л* Аш=р•Ramax=0,471•10-3 ,kD=0,269547• р•Ramax /D=1,587•10-3 kR=5,035/Re=0,0710-3 л* =0,0421 Кш1=1+5,22•0,53,5(0,075 -0,0421)=1,015 Кш2=1+5,22•0,43,5(0,0968 -0,0421)=1,025 7.4.4 Рассчитываем е1-коэффициент расширения при вв,в, k, p и е2-коэффициент расширения при вн,н, k, p е =1-(0,351+0,256в4+0,93в8) Для измеряемой среды k=1 е1 =1-(0,351+0,256•0,54+0,93•0,58)=0,907 е2 =1-(0,351+0,256•0,44+0,93•0,48)=0,9105 Находим значения В1 и В2 В1=1,033•0,613•1,026•1•0,52•0,907=0,147 В2=1,013•0,607•1,012•1•0,42•0,9105=0,091 Рассчитываем значения вспомогательных величин д1 и д2: д1=(B1-A)/A=(0,147-0,069)/0,069=1.13 д2=(B2-A)/A=(0,09-0,069)/0,069=0.319 Так как величины д1 и д2 имеют одинаковый знак, то выбираем новые значения в. Страницы: 1, 2
| |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| © 2010 Все права защищены. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
