Розрахунок звужуючого пристрою

 

Звужуючий пристрій в комплекті з дифманометром витратоміром застосовуються для виміру витрати рідини, чи газу пари по методу перемінного перепаду тиску.

Методика і формули розрахунку звужуючих пристроїв, основні вимоги до витрат, методика їхньої перевірки, а також методика визначення погрішності виміру витрати встановлені правилами стандартизації вимірювальних приладів.

До стандартних звужуючих пристроїв відносяться діафрагми, сопла і сопла Вентуры, що задовольняють вимогам.

При виборі звужуючого пристрою треба мати на увазі наступне:

при тих самих значеннях витрати і перепаду тиску втрата тиску в діафрагмі і соплі однакова;

при тих самих значеннях модуля і перепаду тиску сопло дозволяє вимірювати більша витрата, чим діафрагма, а при D_у£300 мм забезпечує більш високу точність виміру, у порівнянні з діафрагмою;

вимір чи забруднення вхідного профілю звужуючого пристрою в процесі експлуатації впливає на коефіцієнт витрати діафрагми в значно більшому ступені, чим у сопла. Діафрагми застосовують для трубопроводів діаметр яких не менш 50 мм за умови 0,05£ m £0,7.

Абсолютна температура пари перед звужуючим пристроєм визначається по формулі:

 

Т = 273,15 + t (14)

 

Внутрішній діаметр трубопроводу при робочій температурі:

 

D = K_t^' * D₂₀ (15)

де K_t^' - поправочний коефіцієнт на теплове розширення матеріалу трубопроводу, у діапазоні температур 20-60°C може бути прийнятий рівним одиниці.

Число рейнольда при діаметрі D і Q_пр визначається по формулах:

 

Q_max

R_e = 0.354*              (16)

m_d

Q_min

 R_e = 0.354*                      (17)

m_d

 

Допоміжна величина "С" визначається по формулі:

 

Q_пр

 С =                          (18)

0,01252*D²*

 

По номограмі [1] при знайденому значенні "С" і вибираємо "m" знаходимо DР_н і Р_п - перепад і втрату тиску на діафрагмі.

Допоміжна величина (ma) визначається по формулі:

 

З

 (ma) =           (19)

  Е_д*ÖDР_н

 

де Е_д£1 - для пари.

Визначимо для заданого "m" граничне значення "В" по формулі:

В ³ К*10⁴/D (20)

 

де К - абсолютна шорсткість трубопроводу.

Верхня границя шорсткості при заданому "m" визначається по формулі

 

В = 3,9*10³ ехр - ^142Öm (21)

 

Якщо В<K*10⁴/D, то вводимо поправочні коефіцієнти К_п і К_ш:

 

К_ш = а_m +В (22)

де

а = (С-0,3) * [-1,066 *С²+0,36*С-0,13] (23)

в = 1+ (C-0,3) * [-0,08C²+0,024C-0,0046] (24)

С=D/10³ (25)

К_п= а +в*е^{-n* (m-0.05) (}26)

де

 (27)

у = 0,002+0,2558*С-1,68-С²+2,864*С^{3 (}28)

n = 4,25+142,94* (С-0,05) ^1,92 (29)

 

Значення "m" знаходиться в діапазоні 0,05£ m £0,2, тому R_{e min}=5*10³ у діапазоні чисел Рейнольдса R_{e min}=5*10³£ R_e £ 10⁸.

Коефіцієнт витрати визначається по формулі:

 

 (30)

 

Допоміжна величина "F" визначається по формулі (3.18):

 (31)

 

Відносне відхилення допоміжних величин "С" і "F" визначається по формулі (3.19):

 

 (32)

 

За знайденим значенням "m" визначаємо діаметр отвору діафрагми.

 

d₂₀=  (33)

 

Утрата тиску Р_п визначається по формулі:

 

P_п =  (34)

 

При знайдених значеннях "m", a_у, d₂₀, і DР_п перевіримо правильність розрахунку, обчислюємо витрати по формулі (3.22):

 

 (35)

 

Відносне відхилення максимальної витрати при вимірі:

 

 (36)

Відокремлюємо погрішності виміру витрати. Погрішності через відхилення діаметрів d і D складають: s_d=0,035%, s_d=0,15%.

Середня квадратична погрішність через припустимі відхилення діаметра діафрагми знаходиться по формулі:

 

 (37)

 

Середню квадратичну погрішність через припустимі відхилення діаметра трубопроводу визначають по формулі:

 

 (38)

 

Середню квадратичну відносну погрішність коефіцієнта витрати розраховують по формулі (3.26):

 

 (39)

 

Середню квадратичну відносну погрішність дифманометра, що реєструє, обробленим планіметром із класом точності по витраті S * =1, визначаємо по формулі:

 

 (40)

 

де

 - приведена погрішність кореневого планіметра,%

 - абсолютна погрішність ходу діафрагми дифманометра, хв.

Середню квадратичну відносну погрішність визначення коефіцієнта динамічної в'язкості знаходять по формулі (3.28):

 

 (45)

 

Середня квадратична відносна погрішність коефіцієнта кореляції витрати на число Рейнольдса:

 

 (46)

 

де

К_Re - коефіцієнт кореляції на число Рейнольдса.

 

К_Re=  (47)

де

С =  (48)

В =  (49)

 

Середню квадратичну відносну погрішність визначення щільності знаходимо:

 

 (50)

 

де

Dr_ном - абсолютна погрішність визначення r по таблицях, кг/м³.

Середня квадратична відносна погрішність виміру витрати розраховується:

 

 (51)

 

Гранична погрішність виміру витрати знаходиться з рівняння (3.35):

 

 (52)

 

Розрахунок діафрагми за допомогою вищенаведеного алгоритму проведено на ЕОМ. Результати розрахунку приведені нижче. По отриманим даним вибираємо діафрагму камерну ДК6-50 ДСТ 14321-73.