Пояснение к листу исходных данных

Министерство образования и науки Украины

Национальная металлургическая академия Украины

Кафедра автоматизации производственных процессов

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине: Метрология, технологические измерения и приборы

Тема: Расчёт сужающего устройства при измерении расхода вещества

методом переменного перепада давления.

Вариант №6

Выполнил:

ст.гр. АВ01-09-2

Змерзлый А.Г.

Проверил:

Шибакинский В.И.

Днепропетровск 2011

Сущность метода

Метод переменного перепада давления при измерении расхода основан на дроссилировании(сужении) потока вещества с помощью сужающего устройства.

Сущность метода состоит в образовании перепада статических давлений до и после сужающего устройства, которое функционально связано со скоростью потока вещества:

v = f( P).

Перепад давления образуется за счет того, что в месте сужения кинетическая энергия потока возрастает, а потенциальная энергия уменьшается. А так как характеристикой потенциальной энергии является статическое давление, то образуется перепад давления до и после сужения.

Диафрагма (рис. 1а) есть тонкий диск, который имеет центральное отверстие. При преодолении потоком диафрагмы происходит его внезапное сужение, которое сопровождается довольно интенсивным вихреобразованием , в особенности после диафрагмы . Вихри, которые получаются перед диафрагмой, в преобладающей части выносятся потоком, поэтому потери энергии перед диафрагмой очень маленькие.(1-2%). Основная же потеря энергии потоком происходит после диафрагмы. Статическое давление измеряют непосредственно перед и после диафрагмы (рис. 1а). В измерительной технике потерю энергии на диафрагме оценивают от перепада статического давления. Для диафрагм эта величина составляет в среднем 0,4-0,5%. Главной характеристикой, как диафрагмы, так и других указанных здесь суживающих устройств, является модуль или относительная площадь , что представляет собой отношение площади наиболее узкого пересечения устройства – S к площади поперечного пересечения трубопровода - S :

где d - диаметр отверстия диафрагмы (устройства), м;

D - внутренний диаметр трубопровода, м.

Трату жидкости определяют по скорости в наиболее узком месте потока. Для диафрагмы расположение его однозначно неопределенно, поэтому статическое давление измеряют сразу после диафрагмы, а несоответствие его наиболее узкого пересечения потока учитывают соответствующим поправочным коэффициентом.

Внутренний диаметр корпуса диафрагмы равен (с допустимым отклонением +1%) диаметру трубопровода D .

В камерной диафрагме давление и дифманометр передаются посредством двух кольцевых уравнительных камер, расположенных в её корпусе перед и за заслонкой с отверстием, соединенных с полостью трубопровода двумя кольцевыми щелями или группой равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий (не менее 4х с каждой стороны диска). Кольцевая камера перед диском называется «+», а за ним – «-». Наличие у диафрагмы кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления. Площадь аb поперечного сечения кольцевой камеры должна составлять не менее половины площади кольцевой щели или группы отверстий, площадь каждого из которых равна 12-16 мм . Толщина h внутренней стенки кольцевой камеры берется не менее двойной ширины кольцевой щели с h>2C.

Ширина С кольцевой щели и диаметр отдельного отверстия для отбора давления у камерных и бескамерных диафрагм при m<0,45 не превышает 0,03 D . Т.е. С 0,03 D , d 0,03 D , а при m>0,45 лежит в пределах 0,01-0,02 D . Одновременно С не должна выходить за пределы 1-10мм.

Толщина E диска диафрагмы не превышает 0,05 D . E 0,05 D , отверстие в нем d -расчетная величина. Со стороны входа потока оно имеет острую входную кромку под углом 90, за которой расположена цилиндрическая часть длиной e, составляющей

0,005-0,02 D . При E>0,05 D цилиндрическая часть отверстия оканчивается на выходе потока коническим расширением под углом , равным 30-45 . При m>0,5 величина e 1/3E.

Точность измерения расхода при помощи диафрагмы зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода . Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин. При d <125мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал отражения.

Лист исходных данных

Общие данные

1. Завод

2. Цех

3. Агрегат

4. Объект измерения

5. Среднее барометрическое давление местности =101000 Па

Трубопровод

1. Внутренний диаметр D=100мм

2. Материал 12Х18Н9Т

3. Чертеж участка установки сужающего устройства (длины прямых участков).

Измеряемая среда

1. Наименование: вода

2. Часовой расход:

максимальный , ( ) = 50

средний , ( ) = 30

минимальный , ( ) = 15

3. Средняя температура t = 25

4. Среднее избыточное давление Ри=7кг/см2

5. Допустимая потеря давления Ри.д.=0,7кг/см2

6. Для воды: - средний хим. состав:

- плотность в н.у. = 1000 кг/м

- вязкость 0,0000877 кгС/м

Пояснение к листу исходных данных

1. Среднее барометрическое давление

2. Диаметр трубопровода при 20 выбирают по допустимой скорости вещества в трубопроводе. По выбранной скорости находят диаметр D=18,85 ,мм (1). Где - расход вещества в рабочих условиях, .

Найденную по (1) величину округляют до ближайшего стандартного значения: 50,70, 80,100,125,150,175,200,225,250,300,350,400,450,500,600,800,1000,1200,1400,1600,2000, 2400,3000,3400,4000 мм.

3. Средний расход составляет:

Минимальный расход:

4. Допустимая потеря давления, кПа:

- при измерении расхода жидкости, пара и сжатого газа

Р =10 100 или Р = (0,05 0,10)Р ;

- при измерении расхода газа низкого давления Р =0,5 0,2 или Р =(0,5 0,4) Р

5. Относительная влажность газов : природного О, воздуха 60-60%; технического кислорода, доменного, коксового, смешанного газов 100%.

Расчетный лист

Объемный расход газа, приведенный к нормальному состоянию Q (20 , Pб = 101325 Па).

, м /ч

А. – сужающее устройство.

1. Тип(диафрагма(камерная типа ДК));

2. Материал сужающего устройства;

3. Поправочный коэффициент на тепловое расширение K’t= 1

Б. – трубопровод.

1. Материал трубопровода 12Х18Н9Т

2. Поправочный коэффициент на тепловое расширение K’’t= 1

3. Внутренний диаметр D= D * K’t, мм

В. – измеряемая среда

1. Наименование - вода;

2. Расчетные расходы, м /ч:

- Максимальный – Q = 50 (верхний предел измерения по прибору);

- Средний – Q = 30

- Минимальный - Q = 15

3. Средняя температура Т=t+273, = 293 K

4. Среднее абсолютное давление Р=10000 Па

5. Расчетная допустимая потеря давления, Па

Р =Р’ ( Q / Qном) , где

Q -- расчетный максимальный расход, являющийся верхним пределом измерения дифмономета, м /ч.

6. Плотность воды в нормальном состоянии, н=1000, кг/м

7. Максимально возможное давление водяного пара при температуре t=25 , P , Па.

8. Максимально возможная плотность водяного пара при t=25 , , кг/м .

9. Относительная влажность в долях единицы, = (для воды не берем).

10. Относительная влажность в рабочем состоянии

Где: - максимально возможная плотность водяного пара при t=25С и Р’=101325 Па

11. Коэффициент сжимаемости К = 1

12. Промежуточная величина для определения

13. Плотность сухой части газа в рабочем состоянии, кг/м

14. Плотность влажного газа в рабочем состоянии, кг/м

15. Показатель адиабаты

16. Динамическая вязкость ,Па*с

17. Число Рейнольдса

Re = 0,354 ; Re = (Q / Q )Re

Г. – дифманометр.

Алгоритм расчета

Измерение расхода газа

1. Заполняется лист исходных данных.

2. Заполняется расчетный лист

3. Подсчитываем дополнительную величину С по формуле:

С =

- плотность среды в рабочих условиях.

4. Определяем по номограммам предварительное значение и максимальный перепад , причем < ; 630000 100, Па

5. Подсчитываем коэффициент 1 по формуле:

6. Подсчитываем вспомогательную величину :

= - предельный перепад давления.

7. Вычисляем коэффициент расхода

[0,5959+0,0312m + ]

8. Уточняем значение модуля m :

m =( /

9. Для получения модуля подсчитываем потерю давления:

Сравниваем с , если < , условие не выполняется, задаемся маньшим

значением Р.

10. Если условие < выполняется, то определяется значение

,соответствующее модулю m :

11. Вычисляем разность - , если | - |<0,0005, то m и считают окончательным

12. Если | - | 0,0005, то вначале в зависимости от полученного m присвоенного

Re . Если < Re , то изменяем модуль. Если > Re , то снова вычисляем

вспомогательную величину ( при :

( =

13. Определяем при m .

14. Уточняем значение m :

m =( /

15. Определяем

16. Вычисляем - .

17. Если | - | , то m и окончательные.

18. По окончательному значению определяем:

19. Проверяем расчеты посредством вычисления :

20. Определяем погрешность расчета

21. Если > 0,1 , то изменяют исходные данные, включая диаметр трубы D или изменяя перепад P.

Результаты расчётов

Поправочный коэффициент материала 1

Поправочный коэффициент трубопровода 1

Диаметр 100мм

Расчётный расход 63000 кг/ч

Давление 8 кгс/см

Допустимые потери давления 1,11 кгс/см

Плотность среды в рабочем состоянии 995,60 кг/м

Корень из плотности 31,5531 кг/м

Промежуточная величина C 15,948

Число Рейнольдса 259327,25

Число Рейнольдса минимальное 20000

Максимальный перепад давления в сужающем устройстве 10745,08 кгм/м

Предельный номинальный перепад давления дифманометра 1,16 кгс/см

Потеря давления в сужающем устройстве 0,84 кгс/см

Диаметр отверстия в сужающем устройстве 49,450 мм

Коэффициент расхода 0,6291

Модуль сужающего устройства 0,2445

Погрешность расчёта -0,000000000

Функциональная схема

В графической части курсового проекта представлена функциональная схема измерения расхода газа с помощью нормальной диафрагмы с коррекцией по температуре. Коррекция по температуре необходима, т.к. с изменением температуры изменяется физические свойства среды, что, в свою очередь может вызвать погрешность в измерении расхода.

Первичным измерительным преобразователем (чувствительным элементом) для измерения расхода, установленным по месту, является диафрагма (поз. 1а), сигнал с которой поступает на тензометрический преобразователь САПФИР – 22ДД (поз. 1б), а далее на блок питания и защиты 22БПЗ (поз. 1в). С блока питания сигнал поступает на блок извлечения корня БИКІ (поз. 1г). Дальше сигнал, пропорциональный расходу, поступает на блок умножения А35 (поз. 1д). На этот же блок поступает сигнал, идущий от длительного устройства А06 (поз. 2в), здесь они перемножаются и произведение поступает на аналоговый прибор А542 (поз. 2г).

Чувствительным элементом измерения температуры является термоэлектрический преобразователь – термопара ТХА (поз. 2а). Сигнал с неё, пропорциональный температуре, поступает на нормирующий преобразователь Ш78 (поз. 2б), а далее – на делительное устройство А06 (поз. 2в). С делительного устройства по одному каналу сигнал поступает на блок умножения А35 (поз. 1д), а по другому каналу – на вторичный прибор, который установлен на щите и является аналоговым преобразователем А542 (поз 2 г). В функцию вторичного прибора - отображение и регистрация параметров измеряемых величин.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 93; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!