<<
>>

Расчет градуировочной характеристики расходомера с сужающими устройствами.

Для практического использования уравнения расхода (12.11) и (12.12) записываются в виде, зависящем от используемых единиц измерения. В одном из них:

Входящие в эти выражения величины должны иметь следующие размерности:

Для определения объемного расхода газа в нормальном состоянии по измеренному объемному расходугаза в рабочих условиях при температуре t и давлении р следует использовать формулу,

где р, Т — абсолютное давление и температурасреды;

рн, Т — те же величины, принятые за нормальные;

К — коэффициент сжимаемости газа.

Расчет градуировочной характеристики расходомера с сужающим устройством предполагает вычисление численного значения С, Е, Кщ, Кп, e, d, D, р, входящих в уравнения расхода (12.13) и (12.14) в рабочих условиях при известном диаметре проходного отверстия сужающего устройства d20 трубы D20. После установления количественного соотношения междупо измеренному в реальных условиях с помощью какого-либо дифманометра перепаду давлений на данном сужающем устройстве может быть вычислен расход через него.

Коэффициент истечения. В соответствии с теорией подобия коэффициенты истечения двух сужающих устройств равны при условии их подобия геометрического и гидродинамического потоков, в них протекающих. Коэффициенты С, С_ ипридля диафрагм с угловым способом отбора определяются по формулам (12.8), (12.9).

Коэффициенты Кш, Кп. В шероховатом трубопроводе по сравнению с гладким имеет место некоторое уменьшение проходного сечения трубопровода, увеличение β и снижение Δр, что компенсируется коэффициентом Кш > 1. Его максимальное значение достигает 1,02 при D = 50 мм и β = 0,8, при D ≥ 300 мм Кш = 1. Значение Кш зависит также от Re, D, B, типа СУ и для диафрагмы в диапазоне 104 < Re < 106 рассчитывается по формуле

При Re > 106 ARe = 1. Значение Rш может быть определено также экспериментально по падению давления на участке трубопровода перед СУ.

Входную кромку диафрагмы можно считать острой, если отношение радиуса закругления кромки r к диаметру отверстия диафрагмы d не превышает 0,0004. Это условие трудно выполнить при d < 125 мм. Неострота входной кромки диафрагмы приводит к некоторому снижению перепада давления, которое компенсируется введением коэффициента Кп ≥ 1. Этот коэффициент достигает 1,02 при D = 50 мм иВо время эксплуатации диафрагм радиус входной кромки возрастает. Обычно создаются зависимости изменения r от длительности эксплуатации, на которую влияет тип измеряемой среды. Эти зависимости могут использоваться для установления межповерочного интервала диафрагм.

Во все приведенные выше расчетные соотношения входит значение Re потока. Практически удобнее определять число Re не по скорости, а по расходу измеряемого вещества:

где G0 — объемный расход, м3/ч;

Gм— массовый расход, кг/ч;

р — плотность среды, кг/м3;

D — внутренний диаметр трубопровода, мм;

μ — динамическая вязкость среды, кгс · с/м2;

v — кинематическая вязкость среды, м2/с.

Поправочный множитель на расширение измеряемой среды вводится в уравнение расхода из-за изменения плотности газа при прохождении через сужающее устройство.

В общем случае s зависит от отношения Δр/р (р — абсолютное давление среды до сужающего устройства), β, типа сужающего устройства и показателя адиабаты ? среды:и для диафрагмы рассчитывается по (12.10). При одинаковых Δр/р для диафрагм ε всегда больше, чем для сопл, вследствие радиального расширения струи, приводящего к увеличению площади ее суженной части. Степень изменения плотности в основном определяется отношением Δр/р, при увеличении этого отношения s уменьшается, Δр/р у СУ не должно превышать 0,25. При малыхзначение ε близко к единице. В большинстве случаев при этом для сопли для диафрагм

При изменении расхода изменяется перепад Δр на сужающем устройстве, а следовательно, отношениеВ микропроцессорных расходомерах ε рассчитывается для измеренного перепада давления. В аналоговых приборах в уравнениях расхода (12.11) и (12.12) используется значение εср, соответствующее среднему расходу Gср . При этом необходимое для определения ε отношение Δрср/р находится для всех дифманометров, кроме колокольных по формуле

где Gср — средний расход;

Gв.п. — верхний предел измерения расходомера;

Δрн — предельный номинальный перепад давления дифманометра (перепад, соответствующий расходу Gв.п.). Очевидно, что при таком способе определения εср при всех расходах, отличных от Gср , появится дополнительная погрешность из-за отклонения действительного ε от среднего.

Эта погрешность зависит от отношения Δрср/р причем она снижается с уменьшением отношения.

Диаметры сужающего устройства и трубопровода обычно задаются значениями при температуре 20 °С и обозначаются соответственно d20 и D20. Входящие в уравнения расхода диаметры при рабочей температуре t определяются по формулам D = D20 K0; D = D20 Kt, где К0 и Кt — поправочные множители на расширение материала сужающего устройства и трубопровода.

Поправочные множители зависят от материала и температуры среды и определяются по формулам или таблицам, исходящим из линейной зависимости расширения металла от температуры. Если температура контролируемой среды находится в интервале -20...60 °С, то обычно принимается

Плотность измеряемой среды, входящая в уравнение расхода, определяется по параметрам состояния потока. Термопреобразователь, измеряющий температуру среды, устанавливается до или после сужающего устройства и на таком расстоянии от него, чтобы не было искажения профиля потока. Перед входом в сужающее устройство термопреобразователь устанавливается на расстоянии (5...20)£ > в зависимости от Р и диаметра термопреобразователя, после — на расстоянии (5...10)D.

Избыточное давление среды ри необходимо измерять непосредственно у входного торца сужающего устройства через специальное отверстие или то, которое используется для измерения перепада давления. Абсолютное давление р среды определяется как сумма избыточного ри и барометрического рб давлений.

Плотность среды либо измеряется плотномером, либо определяется по измеренным температуре и давлению с использованием расчетных соотношений или таблиц, для воды и пара. При отсутствии табличных данных плотность жидкости может быть определена по известной плотности рн при температуре tн в соответствии с приближенной формулой

ρ = ρн [1 - β(t - tн)]

где t — рабочая температура среды;β

β — средний коэффициент объемного теплового расширения жидкости в температурном интервале

Соотношения для расчета плотности жидкости определяют способ оценки погрешности расчета плотности.

Плотность сухого газа при температуре Т и рабочем давлении р может быть определена по известной плотности рн газа при нор­мальных условиях относительная влажность φ = 0) по формуле— коэффициент сжимаемости газа.

Вычисленныебудучи подставленными в выражения (12.11) и (12.12), позволяют получить статическую характеристику расходомера, с помощью которой определяют расход по измеряемому перепаду давления. Поскольку С и ε зависят от числа Re, то расчет градуировочной характеристики расходомера является итерационным.

<< | >>
Источник: Лекция Измерение расхода жидкостей, газа и пара. 2016

Еще по теме Расчет градуировочной характеристики расходомера с сужающими устройствами.:

  1. Вопрос №2 Измерение расхода жидкостей, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве
  2. Расчет градуировочной характеристики расходомера с сужающими устройствами.