Скачать:  raschetka-tip.zip [663,37 Kb] (cкачиваний: 45)

2. Расчетная часть

2.1. Часть 1

Исходные данные

2.1.1. Определение верхнего предела измерения

Выбор верхнего (номинального) предела измерения расхода по шкале дифманометра – расходомера

где: - число из нормального ряда: 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0

- целое положительное, отрицательное число или нуль.

- коэффициент истечения

При отборе по методу сужения струи значение коэффициента почти не зависит от в пределах рассматриваемой зоны и равно приблизительно 0,601, практическая независимость коэффициента от сохраняется также для углового и радиального отбора.

Зависимость коэффициента истечения от диафрагмы при отборах: 1 – радиальном, 2 – по методу суженой струи, 3 – угловом.

Относительная площадь СУ – относительный диаметр отверстия СУ, возведенный в квадрат:

Относительный диаметр отверстия СУ:

Определим диаметр ИТ при рабочих условиях. Материал трубопровода сталь.

Значение температурного коэффициента линейного расширения различных материалов для широкого диапазона температур могут быть рассчитаны с погрешностью 10% по формуле:

где - постоянные коэффициенты в соответствующих им диапазонах, приведенные в таблице В.1 (ГОСТ 8.563.1-97).

Отсюда:

где - масштабный коэффициент, значение которого приведены в таблице А.6 (ГОСТ 8.563.2 – 97). - измеряется в [м], - , - [кг/ч].

Для таких размерностей определим коэффициент .

Выберем стандартную диафрагму с угловым методом отбора давления.

2.1.2. Конструктивные размеры сужающего устройства

Длина цилиндрической части отверстия диафрагмы должна быть от 0,005D до 0,02D.

Толщина диафрагмы должна находится в пределах от до 0,05D.

Угол наклона F образующей конуса дожжен быть

Входная кромка G и выходные кромки H и l не должны иметь притуплений и заусенцев, заметных невооруженным глазом.

Входная кромка G должна быть острой, т.е. радиус ее закругления должен быть не более 0,05 мм. Это требование проверяют или внешним осмотром невооруженным глазом по отсутствию отражения светового луча от входной кромки (в этом случае радиус принимают равным 0,05 мм), или непосредственным измерением.

2.2. Часть 2

2.2.1. Определение верхнего предела измерения

Выбор верхнего (номинального) предела измерения расхода по шкале дифманометра – расходомера

,

где: - число из нормального ряда: 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0;

- целое положительное, отрицательное число или нуль.

2.2.2. Расчет и выбор сужающих устройств

Выберем стандартную диафрагму с угловым методом отбора давления. Стандартные диафрагмы применяют при следующих условиях:

- диафрагмы с угловым отбором давления:

при

при

Определим число Рейнольдса, которое характеризует отношение силы инерции к силе вязкости потока:

где - масштабный коэффициент, значения которого приведены в таблице А.6 (ГОСТ 8.563.2 – 97). - измеряется в [м], - , - [кг/ч].

Для таких размерностей определим коэффициент .

Динамическая вязкость азота равна

Плотность азота равна

- коэффициент истечения

Коэффициент истечения определяют по уравнению Штольца:

,

где

- отношение расстояния от входного торца диафрагмы до оси отверстия для отбора давления перед диафрагмой к диаметру ИТ;

- отношение расстояния от выходного торца диафрагмы до оси отверстия для отбора давления за диафрагмой к диаметру ИТ.

В уравнении значения и принимают равными:

для углового отбора давления

Следовательно:

Поправочный коэффициент на число рассчитывается:

Следовательно:

При отборе по методу сужения струи значение коэффициента почти не зависит от в пределах рассматриваемой зоны и равно приблизительно 0,601, практическая независимость коэффициента от сохраняется также для углового и радиального отбора.

Зависимость коэффициента истечения от диафрагмы при отборах: 1 – радиальном, 2 – по методу суженой струи, 3 – угловом.

Относительная площадь СУ:

Относительный диаметр отверстия СУ:

Откуда:

2.2.3 Расчет потери напора

Потеря давления представляет собой разность статических давлений у стенки ИТ:

- измеренного перед СУ в месте, где становится пренебрежимо малым влияние давления (приблизительно 1D), обусловленного торможением входящего потока непосредственно у диафрагмы.

- измеренного за СУ в месте, где можно считать полностью законченным процесс восстановления статического давления, обусловленного расширением струи (приблизительно 6D за СУ).

Потерю давления можно определить по графику:

Зависимость потерь давления от m в различных сужающих устройствах: 1- диафрагма; 2 – сопло; 3- короткое сопло Вентури; 4 – длинное сопло Вентури 5 – длинное сопло Вентури

При

Отсюда можно определить перепад давления

Значение выбираем из ряда нормальных перепадов давлений по ГОСТ 18140-84:

Верхний предел измерения выбираем из ряда нормальных значений, построенному по закону , где и - параметры ряда (ГОСТ 18140-84), учитывая что максимальный массовый расход:

2.2.4. Расчет поправочного коэффициента на шероховатость

Шероховатость трубопровода при определении ее влияния на коэффициент истечения СУ оценивают по эквивалентной шероховатости . Для расчета диафрагмы в качестве материала ИТ была выбрана сталь 12МХ. Примем внутреннюю поверхность трубопровода новая сварная. Для такого состояния поверхности значение эквивалентной шероховатости (ГОСТ 8.563.1-97 таблица Б.1).

Коэффициент на шероховатость внутренней поверхности ИТ при относительной шероховатости определяют по формуле

где

при

для диафрагм

2.2.5. Расчет коэффициента на притупление входной кромки диафрагмы

Поправочный коэффициент на притупление входной кромки при равен 1:

2.2.6. Определение действительного расхода

Уравнение массового расхода в общем случае имеет вид (ГОСТ 8.563.1 – 97 пункт 5.3):

E – коэффициент скорости входа

2.2.7. Выбор дифманометра

Выбор дифманометра, работающего в комплекте с сужающим устройством, в основном сводится к определению номинального перепада давления согласно стандартной шкале перепадов. Если потеря давления в сужающем устройстве не имеет значения, перепад выбирают таким, что бы модуль был равен 0,2, так как большее уменьшение модуля (а следовательно, повышения перепада давления), как правило, нецелесообразно. Если же задана допустимая потеря давления в сужающем устройстве, то принимают такое наибольшее значение номинального перепада давления дифманометра, при котором потеря давления еще остается меньше допустимой.

Выберем манометр дифференциальный показывающий ДСП-160-М1.

Дифференциальный манометр (дифманометры) предназначены для измерения:

а) расхода жидких и газообразных сред по методу переменного перепада давления в стандартных сужающих устройствах (расходомеры);

б) разности давлений жидких и газообразных сред (перепадомеры);

в) уровня жидких сред, находящихся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением (уровнемеры).

Технические характеристики:

Предельно допускаемые рабочие избыточные давления, кгс/см: 0,25;

0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3

Предельные номинальные перепады давлений, : 1; 1,6; 2,5; 4,0; 6.3; 10; 16; 25; 40; 63

ГОСТ 18140-84

Класс точности 1; 1,5.

Верхние пределы измерений:

а) дифманометров – расходомеров выбираются из ряда , где а – одно из чисел ряда, n – целое (положительное или отрицательное) число или нуль.

Температура окружающей среды, ДСП-160-М1

-40…+70

Относительная влажность, % до 80.

2.2.8. Расчет погрешностей

1. Погрешность коэффициента истечения СУ – не исключенную методическую систематическую погрешность определяют по формуле:

определяют в соответствии с 7.2.4, 7.2.9, 7.5.1.4, 7.5.2.3, 8.1.4.3, В.3.5, В.3.6, В.4.5, ГОСТ 8.563.1.

при

Если экспериментально определить коэффициент гидравлического трения в ИТ невозможно, то определять шероховатость допускается по таблице Б.1. В этом случае погрешность определения поправочного коэффициента на шероховатость рассчитывают по формуле:

Поправочный коэффициент на шероховатость внутренней поверхности ИТ при относительной шероховатости определяют по формуле:

Считаем, что наименьшие длины прямых участков ИТ между СУ и любыми ближайшими к нему МС удовлетворяют условиям п.п. 7.2.1 и 7.2.2 ГОСТ 8.563.1-97. Тогда

Согласно условиям 7.5.1 ГОСТ 8.563.1 – 97 считаем ИТ перед СУ цилиндрическим на длине 2D, т.е любой диаметр в любой плоскости отличается не более чем на 0,3% от среднего значения D. Тогда

Считаем, что смещение оси отверстия СУ удовлетворяет условиям п. 7.5.2.3 ГОСТ 8.563.1 – 97. Тогда

Считаем, что длина цилиндрической части отверстия диафрагмы и толщина диафрагмы удовлетворяют условиям п. 8.1.4.1 ГОСТ 8.563.1-97. Тогда

В соответствие с пунктом В.4. ГОСТ 8.563.1 – 97

Тогда не исключённая методическая систематическая погрешность коэффициента истечения СУ примет вид:

1. Погрешность измерения d и D являются не исключенными систематическими погрешностями. Значение , а

2. Систематическую и случайную составляющие погрешности измерений перепада давления вычисляют по формулам:

Систематическую составляющую погрешности измерений перепада давления принимаем равную 0, т.е

Случайную составляющую погрешности измерений перепада давления берем по классу точности. Возьмем класс точности 0,25, т.е

Значения коэффициентов чувствительности, входящих в эти формулы, для ряда случаев приведены в таблице 8 ГОСТ 8.563.2.

4. Составляющие погрешности измерений плотности при рабочих условиях вычисляют следующим образом:

- если плотность измеряют плотномером, то и определяют по паспортным данным или протоколу поверки;

- если плотность рассчитывают косвенным методом, то в общем случае:

где - методическая погрешность расчета плотности; и - составляющие погрешности определения компонентного состава среды (для однокомпонентной среды их принимают равными нулю); - коэффициенты влияния.

- если измеряют объемный расход при стандартных условиях и плотность зависит от , то расчет погрешностей и выполняют без учета погрешностей и .

Систематическую составляющую погрешности измерений плотности при рабочих условиях примем равную 0, т.е .

Случайную составляющую погрешностей измерений плотности при рабочих условиях вычислим по формуле:

где плотность азота при рабочих условиях, а берем по последнему разряду плотности , тогда

5. Относительную погрешность измерений расхода рассчитывают по формуле (ГОСТ 8.563.2 – 97 пункт 9.4.2).

Случайную составляющую погрешности измерений расхода в общем случае при раздельных измерениях параметров рассчитывают по формуле:

где , - случайные составляющие погрешности измерений параметров из списка независимых источников погрешности измерений расхода и их коэффициенты влияние по 9.2.6.

К случайным не зависимым источникам относят в общем случае перепад давления на СУ, абсолютное давление и температуру среды и в зависимости от применяемых методов и средств определения теплофизических свойств среды – плотность при рабочих условиях, плотность при стандартных условиях и компонентный состав среды.

Например, при измерениях расхода воды, плотность и вязкость которой рассчитывают по измеренным значениям давления и температуры, в формулу включают случайные составляющие погрешности перепада давления, абсолютного давления и температуры потока.

При автоматическом и полуавтоматическом измерениях расхода случайную составляющую погрешности вычислительного устройства рекомендуется определять совместно с преобразователями.

Не исключенную систематическую составляющую погрешности измерений расхода и общем случае при раздельных измерениях параметров рассчитывают по формуле:

где - не исключенные составляющие погрешности измерений параметров из списка независимых источников погрешности измерений расхода, методические погрешности используемых зависимостей для расчета свойств среды и характеристик СУ и их коэффициенты влияния по (9.2.6);

- составляющие погрешности.

При автоматическом и полуавтоматическом измерениях расхода не исключенную систематическую составляющую погрешности определяют по формуле при условии замены погрешностей контролируемых параметров, значения которых автоматически учитывают вычислительным комплексом, на систематическую погрешность этого комплекса. При этом все методические погрешности (, и т.д.) суммируют с систематической погрешностью комплекса.

С учетом значений, приведенных в таблице 5, формулы примут вид:

- при измерениях объемного или массового расхода жидкости ;

;

Следовательно: