Расчёт и выбор расходомеров переменного перепада давления. Расходомер переменного перепада давления расходомер жидкости
 Скачать 87.81 Kb.
|
|
Введение Расходомер переменного перепада давления - расходомер жидкости , принцип действия которого основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или элементом трубопровода, от расхода жидкости или газа. Принцип действия данного расходомера основан на том, что кинетическая энергия жидкости, проходящей с повышенной скоростью через сужающее устройство повышается за счет уменьшения потенциальной энергии давления. На рисунке 1.1 представлено распределение потока, проходящего через диафрагму. Разность давлений Р = Р1-Р2, вызванная возрастанием скорости, изменяется в функции квадрата расхода Q: Таблица 1 - Расходомеры переменного перепада давления Достоинства Недостатки Отсутствие движущихся частей. Квадратичная зависимость между разностью давлений и расходом. Широкая номенклатура типов, отличающихся конструкцией и размерами. Рабочий диапазон ограничен значением 3:1 (4:1). Пригодность для большинства газов и жидкостей. Низкая точность. Независимость стоимости от диаметра трубы. Ухудшение точности при износе или повреждениях. Простота. Точность зависит от профиля скоростей и от плотности. Отсутствие необходимости в градуировке сужающего устройства. Высокая необратимая потеря давления (от 40 до 80 % перепада давления). Необходимость в частом обслуживании. Высокая стоимость и трудоемкость монтажа. 7 Рисунок 1.1 - Принцип действия расходомера переменного перепада давления с сужающим устройством в виде диафрагмы. Q k P n , (1.1) где k - постоянный коэффициент , n - плотность жидкости. Из этой формулы видно, что диапазон измерения существенно ограничен тем, что параметр, подлежащий измерению находится под знаком квадратного корня. Например, для обеспечения динамического диапазона измерения расхода 10, диапазон измерения разности давлений должен быть 100. Реально диапазон измерения расходов при помощи сужающих устройств находится на уровне 3:1, 4:1. Кроме того для вычисления расхода необходимо знать плотность измеряемой среды. Основные преимущества и ограничения , свойственные расходомерам с сужающим устройством, представлены в таблице 1 Расчёт и выбор расходомеров переменного перепада давления Расчет расходомеров переменного перепада давления производится в соответствии с Правилами РД 5-213-80 "Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами". Расчет выполняется в следующей последовательности: 1. Определение диаметра трубопровода при рабочей температуре по формуле: Dt = Kt D20, где Кt - поправочный множитель на расширение материала трубопровода; D20 - диаметр трубопровода при температуре 200С, м. Так как температура измеряемой среды 160°С, то поправочный множитель Кt=1,0014. мм. 2. Вычисление числа Рейнольдса при минимальном расходе по формуле:  , где Gmin -- массовый расход, кг/с; Dt - внутренний диаметр трубопровода при рабочей температуре, м; - динамическая вязкость измеряемой среды при рабочих условиях, . ;  Вычисленное число Рейнольдса, согласно зависимости граничного числа Рейнольдса от модуля сужающего устройства, больше граничного числа Рейнольдса, при котором коэффициент расхода сужающего устройства постоянен. 3. Коэффициенты расхода сопел и труб Вентури, соответствующего ему коэффициента расхода и произведения . Примем для мм, тогда ; . 4. По заданному максимальному расходу выбирается предельное значение шкалы вторичного прибора дифманометра из стандартного ряда чисел Gш.м.= (1; 1.25; 1.6; 2; 2.5; 3.2; 4.5; 6.3; 8) 10n, где n -- любое целое положительное или отрицательное число или нуль. Так как Gmax=30т/ч, то примем Gшм=т/ч=8,889 кг/с. 5. Вычисление перепада давления в сужающем устройстве при максимальном расходе по формуле:  , где вспомогательная величина С рассчитывается по формуле:  , где Gш.м. - массовый расход, кг/с; Dt - диаметр трубопровода при рабочей температуре, м; с - плотность измеряемой среды при рабочих условиях, кг/м3.   Па. 6. Вычисление потери давления в сужающем устройстве при верхнем пределе показания расходомера по формуле:  где Р'п - потеря давления в процентах, для ; Рм - максимальный перепад давления на дифманометре, Па; Gм - заданный максимальный расход; Gш.м - максимальное значение шкалы вторичного прибора  Па. 7. Из чисел стандартных перепадов давлений Р = (1; 1,6; 2.5; 4; 6,3)10n, где n - любое целое положительное или отрицательное число или нуль, на которые изготавливаются дифманометры, выбирается два ближайших значения большего и меньшего перепадов давления (берется вилка) Р1 и Р2 Па, Па Для этих перепадов давлений вычисляем произведение:  , ,   . Для того чтобы определить значение соответствующих модулей и , производится линейная интерполяция (рисунок 14.1 и 14.2), в результате которой получаем: ; 8. По графику зависимости для найденных двух значений модулей и принимается та потеря давления, которая равна или меньше заданной, и выбираем из ряда чисел дифманометр с соответствующим перепадом давления.  Для ; для .   Принимаем меньшее значение при ; Па. 9. Для принятого модуля сужающего устройства производится линейная интерполяция для нахождения коэффициента расхода . В результате получаем . 11. Определение диаметра отверстия СУ при :  ,  м. 11. Проверка расхода по формуле:  , где d - диаметр отверстия сужающего устройства, м; и - поправочные множители на температурное расширение материала СУ и материала трубопровода соответственно. Поправочный множитель принимаем равным 1,0014, а равным 1,0025; е- поправочный множитель на изменение плотности при прохождении измеряемой среды через сужающее устройство.  ; - табличное значение коэффициента расхода сужающего устройства с учетом поправки на шероховатость трубопровода и затупление входной кромки отверстия сужающего устройства; - плотность измеряемого вещества, кг/м3; - перепад давления на сужающем устройстве, Па.  т/ч. Определение величины погрешности:  . Так как полученное значение расхода отличаться больше, чем на 0,2% от заданного, то произведем изменение диаметра отверстия сужающего устройства и вновь сделаем два проверочных расчета по соответствующим формулам. Для этого принимаем , тогда  , м Аналогично предыдущему расчету: ; т/ч Определение величины погрешности:    . Делаем аналогичный расчет для , тогда ,  м Этому модулю соответствует ,  т/ч Определение величины погрешности:  . Так как полученное значение расхода отличаться больше, чем на 0,2% от заданного, поэтому построим в масштабе зависимость от модуля и определим графически требуемый . Требуемый модуль должен быть равен Для того чтобы определить значение коэффициента расхода СУ, производится линейная интерполяция из которого видно, что . Аналогично предыдущему расчету: ;  м т/ч Определение величины погрешности:   . Это значение удовлетворяет требованиям. 12. Определение необходимой длины прямого участка трубопровода перед сужающим устройством и после него, пользуясь графиками зависимости отношения длины прямого участка трубопровода к его диаметру от модуля СУ с учетом местных сопротивлений и их расположения относительно СУ. Для прямого участка трубопровода перед трубой Вентури:  , м Для прямого участка трубопровода после трубы Вентури:  м После расчетов необходимо произвести проверку длины прямого участка трубопровода перед сужающим устройством и после него, которые должны быть не менее : м. Следовательно, прямолинейные участки при монтаже имеют необходимые размеры. |