Розрахунок звужуючого пристрою. Вимір витрати нафтопродуктів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовий проект

Розрахунок звужуючого пристрою. Вимір витрати нафтопродуктів

Завдання

на курсовий проект

1. Тема проекту (роботи): Розрахунок звужуючого пристрою. Вимір витрати нафтопродуктів

2. Вихідні дані до проекту (роботі):

Вимірюване середовище - гас;

Максимальна витрата Q_omax=175 м³/год;

Надлишковий тиск Р_изб=2 кгс/см²;

Внутрішній діаметр трубопроводу перед звужуючим пристроєм при температурі 20⁰С D₂₀ =250 мм;

Температура вимірюваного середовища перед звужуючим пристроєм t = 40⁰С; Матеріал трубопроводу - сталь М20.

3. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік підлягаючій розробці питань)

Завдання на курсове проектування,

Календарний план

Зміст

Введення

Короткі теоретичні відомості

Розрахунок звужуючого пристрою

Вимоги до стандартних звужуючих пристроїв

Календарний план

	Найменування етапів курсового проекту (роботи)	Строк виконання етапів проекту (роботи)	Примітка
1	Одержання завдання	22.03.2010
2	Введення	20.04.2010
3	Короткі теоретичні відомості	25.04.2010
4	Розрахунок звужуючого пристрою	5.05.2010
5	Вимоги до стандартних звужуючих пристроїв	7.05.2010
6	Виводи й висновки	15.05.2010
7	Список літератури	15.05.2010
8	Графічна частина	21.05.2010

Зміст

Введення

1. Короткі теоретичні відомості

2. Розрахунок звужуючого пристрою

3. Вимоги до стандартних звужуючих пристроїв

Виводи й висновки

Список літератури

Введення

Витратою речовини називається кількість речовини, що проходить через даний перетин каналу в одиницю часу. Масову витрату вимірюють у кілограмах на секунду, а об'ємний - у кубічних метрах на секунду. Прилади, що вимірюють витрату, називають витратомірами. Ці прилади можуть бути постачені лічильниками (інтеграторами), тоді їх називають витратомірами з лічильником. Такі витратоміри дозволяють вимірювати одночасно витрату й кількість.

Значення витратомірів і лічильників кількості (маси й обсягу) рідини, газу й пари в сучасному індустріальному суспільстві винятково велике. Їхня роль дуже зросла у зв'язку з необхідністю максимальної економії енергетичних і водних ресурсів країни, які усе більше й більше дорожчають.

Без витратомірів не можна забезпечити керування, і тим більше оптимізацію технологічних режимів в енергетику, металургії, нафтовий, газової, целюлозно-паперової, харчовий і в багатьох інших галузях промисловості. Без цих приладів неможлива й автоматизація виробництва, і досягнення максимальної її ефективності.

Витратоміри необхідні й для керування транспортними засобами, у тому числі судами, літаками й космічними кораблями. Вони потрібні для контролю за зрошувальними системами в сільському господарстві, потрібні й для проведення лабораторних і дослідницьких робіт.

Лічильники кількості необхідні для обліку маси або обсягу нафти, газу, пари, води й інших речовин, що транспортуються по трубах і споживаних окремими об'єктами. Без них дуже важко контролювати витоку й виключити втрати коштовних продуктів. А зниження погрішності виміру витрати й кількості хоча б на 1 % може забезпечити величезний економічний ефект. Роль лічильників останнім часом сильно зростає у зв'язку з комерціалізацією обліку енергоносіїв.

1. Короткі теоретичні відомості

Одним з найпоширеніших засобів вимірів витрати рідин і газів (пар), що протікають по трубопроводах, є витратоміри змінного перепаду тиску, що складаються зі стандартного звужуючого пристрою, дифманометра, приладів для виміру параметрів середовища й сполучних ліній. У комплект витратомірного пристрою також входять прямі ділянки трубопроводів до й після звужуючого пристрою з місцевими опорами.

Звужуючий пристрій витратоміра є первинним вимірювальним перетворювачем витрати, у якому в результаті звуження перетину потоку вимірюваного середовища (рідини, газу, пари) утвориться перепад (різниця) тиску, що залежить від витрати. У якості стандартних (нормалізованих) звужуючих пристроїв застосовуються вимірювальні діафрагми, сопла, сопла Вентури й труби - Вентури. Як вимірювальні прилади застосовуються різні диференціальні манометри, розглянуті в главі VII, постачені що показують, записуючими, інтегруючими, що сигналізують і іншими пристроями, що забезпечують видачу вимірювальної інформації про витрату у відповідній формі й виді.

Вимірювальна діафрагма являє собою диск, установлений так, що центр його лежить на осі трубопроводу. При протіканні потоку рідини або газу (пари) у трубопроводі з діафрагмою звуження його починається до діафрагми. На деякій відстані за нею під дією сил інерції потік звужується до мінімального перетину, а далі поступово розширюється до повного перетину трубопроводу. Перед діафрагмою й після її утворяться зони завихрення. Тиск струменя біля стінки спочатку зростає через підпір перед діафрагмою. За діафрагмою воно знижується до мінімуму, потім знову підвищується, але не досягає колишнього значення, тому що внаслідок тертя й завихрень відбувається втрата тиску р_пот.

Таким чином, частина потенційної енергії тиску потоку переходить у кінетичну. У результаті середня швидкість потоку у звуженому перетині підвищується, а статичний тиск у цьому перетині стає менше статичного тиску перед звужуючим пристроєм. Різниця цих тисків (перепад тиску) служить мірою витрати рідини, що протікає через звужуючий пристрій, газу або пари.

Мал.І

З мал. 1 видно, що тиск по осі трубопроводу, показане лінією, трохи відрізняється від тиску уздовж стінки трубопроводу тільки в середній частині графіка. Через отвори 1 і 2 виробляється вимір статичних тисків до й після звужуючого пристрою.

2. Розрахунок звужуючого пристрою

Вихідні дані:

Вимірюване середовище - гас;

Максимальна витрата Q_omax = 175 м³/год;

Надлишковий тиск Р_изб = 2 кгс/см²;

Внутрішній діаметр трубопроводу перед звужуючим пристроєм при температурі 20⁰С D₂₀ = 250 мм;

Температура вимірюваного середовища перед звужуючим пристроєм t = 40⁰С;

Матеріал трубопроводу - сталь М20.

Визначення відсутніх даних:

1. Абсолютний тиск повітря перед діафрагмою:

Р = Р_и + Р_б =2+1=3 кгс/см²

2. Щільність гасу в робочих умовах ??=725 кг/м³

3.Динамічна в'язкість гасу в робочих умовах µ=0,0025 кгс/м²

4. Внутрішній діаметр трубопроводу при температурі t=40⁰С

D=D₂₀K_т=250,057 мм

б_t=10^-6[11,1+7,7(40/1000)-3,4 (40/1000)²]=11,4 •10^-6

К_т=1+б_tT(t-20)=1+11,4 •10^-6• (40-20)=1,000228

Розрахунок діаметра отвору звужуючого пристрою при температурі 40 ^ос - d₂₀(мм)

Визначаємо відсутні дані

Коефіцієнт, що враховує зміна діаметра отвору звужуючого пристрою, викликаний відхиленням температури середовища від 20 ^ос

K_су=1+ б_{t су} (t-20)=1+16,47• 10^-6 • (40-20)=1,000329

б_t=10^-6[16,206+6,571(40/1000)+0(40/1000)²]=16,47• 10^-6

2. Верхня межа перепаду тиску на звужуючим пристрої

?р_в=0,25р=0,25• 0,29=0,07 МПа

Значення верхньої границі Re_max і нижньої границі Re_min робітника діапазону значень

Re_max= = =71833

Re_min = = =43100

Q_omin=0,6Q_omax=0,6• 175=105 м³/год

4. Для обраного типу діафрагми з кутовим способом відбору тиску границі застосування визначаємо за ДСТ 8.586.2-2005 п.5.3.1.

Re >5000 при ? ?0,56

5. Значення допоміжної величини А

А= = = 0,0713

6. Значення верхньої границі в_в і нижньої границі в_н діапазону значень, що допускаються ? для обраного типу звужуючого пристрою.

0,1? ? ? 0,75

Вибираємо при в=0,45 в_в=0,5 в_н=0,4

7. Значення допоміжних величин В₁ і В₂

В₁₌ Е₁С₁К_ш1К_п1в²_ве₁;

В₂=Е₂С₂К_ш2К_п2в²_не₂;

Визначаємо відсутні дані

7.1 Коефіцієнти швидкості входу Е₁ і Е₂ при в_в і в_н відповідно

Е=1/

Е₁=1/ =1/ =1,033

Е₂=1/ =1/ =1,013

7.2 Коефіцієнт витікання З₁ при Re_max і в_в

З₁=0,5961+0,0261• 0,5²-0,216• 0,5⁸+0,000521•

+(0,0188+0,0063• 0,54)• 0,5^3,5• + (0,043+0,08 - 0,123 )(1-0,11A) - 0,031(M₁-0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=

=0,602+0,00487+0,00592+0-0+0= 0,612

де

А₁= = =0,2

для діафрагми з кутовим способом відбору

L₁ =L'₂=0,

отже,

М₁= =0 і M₂=0.

Коефіцієнт витікання З₂ при Re_max і в_н

А₂= = =0,17

З₂=0,5961+0,0261• 0,4²-0,216• 0,4⁸+0,000521•

+(0,0188+0,0063• 0,452)• 0,4^3,5• + (0,043+0,08 - 0,123 )(1-0,11A) - 0,031(M₁-0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=

=0,6+0,00416+0,00271+0-0+0= 0,606

7.3 Розраховуємо поправочний коефіцієнт, що враховує притуплення вхідної крайки діафрагми.

Візьмемо радіус вхідної крайки діафрагми r_k так, щоб він не перевищував 0,0004d,тоді поправочний коефіцієнт K_п приймаємо рівним одиниці.

Отже, K_п1 =1 і K_п2=1.

7.4 Визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує шорсткість внутрішньої поверхні вимірювального трубопроводу.

К_ш1- поправочний коефіцієнт при при Re_max і в_в(для діафрагм);

К_ш2- поправочний коефіцієнт при Re_max і в_н (для діафрагм)

К_ш=1+5,22в^3,5(л -?*)

Визначаємо відсутні дані

7.4.1 По таблиці Д.1. Шорсткість внутрішньої поверхні трубопроводу визначаємо R_ш=0,15 •10² м , R_а=0,045• 10³ м для сталевих труб з незначним нальотом іржі.

7.4.2 Розраховуємо значення Rа_max при Re =71833 і в_в= 0,5

Тому що Re > 5000 і ? < 0,65

10⁴ =

де A₀,А₁,А₂ - коефіцієнти, що залежать від числа Re

А_i= ,

де B_k - постійні коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 2.

А_о=8,87• -3,7114• +0,41841•

+0=0,713

А₁=6,7307• -5,5844• +0,732485•

+0=3,2766

А₂= -10,244• +5,7094• +0,76477•

+0=35,5

10⁴ =0,713• +35,5=35,57

Якщо отримане значення 10^{4 ?} 15 , то приймають

R_amax=15• 10^-4D=3,75• 10^-4.

Значення R_аmin розраховують

10⁴ =

=

=0,97-1,196+0,361=0.137

10⁴ ?0 або число Re < 3• 10⁶,то приймають Ra_min=0

Розраховуємо значення Rа_max при Re =71833 і в_н= 0,4

Тому що Re > 5000 і ? < 0,65

10⁴ =

де A₀,А₁,А₂ - коефіцієнти, що залежать від числа Re

А_i= ,

де B_k - постійні коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 2.

А_о=8,87• -3,7114• +0,41841•

+0=0,713

А₁=6,7307• -5,5844• +0,732485•

+0=3,2766

А₂= -10,244• +5,7094• +0,76477•

+0=35,5

10⁴ =0,713• +35,5=35,53

Якщо отримане значення 10^{4 ?} 15 , то приймають

R_amax=15• 10^-4D=3,75• 10^-4.

Значення R_аmin розраховують

10⁴ =

=

=2,208+2,859+0,91=0.319

10⁴ ?0 або число Re < 3• 10⁶,то приймають Ra_min=0

7.4.3 Тому що R_а> R_amax те поправочний коефіцієнт К_ш розраховують

К_ш=1+5,22в^3,5(л -?*)

де л і л* - коефіцієнти тертя, розраховані при дійсному числі Re і значеннях еквівалентної шорсткості вимірювального трубопроводу, рівних її дійсному значенню R_ш.

Розраховуємо значення ? і ?*

л =

де А_ш, k_D, k_R - величини, значення яких розраховують відповідно до таблиці 3.

Для ?

А_ш=R_ш=0,15• 10² ,k_D=0,26954• R_ш/D=0,26954• 15/0,25=16 ,

k_R=5,035/Re=0,07 10^-3

л =0,075

Для ?*

А_ш=р? R_amax=0,471• 10^-3 ,k_D=0,269547? р? R_amax /D=1,587• 10^-3

k_R=5,035/Re=0,07 10^-3

л* =0,0421

К_ш1=1+5,22• 0,5^3,5(0,075 -0,0421)=1,015

К_ш2=1+5,22• 0,4^3,5(0,0968 -0,0421)=1,025

7.4.4 Розраховуємо е1-_{коефіцієнт} розширення при в_в, _в, k, p і е2-_{коефіцієнт} розширення при в_н, _н, k, p

е =1-(0,351+0,256в⁴+0,93в⁸⁾

Для вимірюваного середовища k=1

е₁ =1-(0,351+0,256• 0,5⁴+0,93• 0,58) =0,907

е₂ =1-(0,351+0,256• 0,4⁴+0,93• 0,48) =0,9105

Знаходимо значення В₁ і В₂

В₁=1,033• 0,613• 1,026• 1• 0,5²• 0,907=0,147

В₂=1,013• 0,607• 1,012• 1• 0,4²• 0,9105=0,091

Розраховуємо значення допоміжних величин д₁ і д₂:

д₁=(B₁-A)/A=(0,147-0,069)/0,069=1.13

д₂=(B₂-A)/A=(0,09-0,069)/0,069=0.319

Тому що величини д₁ і д₂ мають однаковий знак, те вибираємо нові значення в.

7.5 Значення верхньої границі в_в і нижньої границі в_н діапазону значень, що допускаються ? для обраного типу звужуючого пристрою.

0,1? ? ? 0,75

Вибираємо при в=0,4 в_в=0,45 в_н=0,35

7.6 Значення допоміжних величин В₁ і В₂

В₁₌ Е₁С₁К_ш1К_п1в²_ве₁;

В₂=Е₂С₂К_ш2К_п2в²_не₂;

Визначаємо відсутні дані

7.6.1 Коефіцієнти швидкості входу Е₁ і Е₂ при в_в і в_н відповідно

Е=1/

Е₁=1/ =1/ =1,0212

Е₂=1/ =1/ =1,0081

7.6.2 Коефіцієнт витікання З₁ при Re_max і в_в=0,45

З₁=0,5961+0,0261• 0,45²-0,216• 0,45⁸+0,000521

+(0,0188+0,0063• 0,496)• 0,45^3,5 + (0,043+0,08 - 0,123 )(1-0,11A) - 0,031(M₁-0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=

=0,601+0,00185+0,00243+0-0+0= 0,6

де

А₁= = =0,182

для діафрагми з кутовим способом відбору L₁ =L'₂=0, отже,

М₁= =0 і M₂=0.

Коефіцієнт витікання З₂ при Re_max і в_н =0,35

А₂= = =0,15

З₂=0,5961+0,0261• 0,35²-0,216• 0,35⁸+0,000521

+(0,0188+0,0063• 0,406)• 0,3^3,5 + (0,043+0,08 - 0,123 )(1-

0,11A) - 0,031(M₁-0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=

=0,599+0,00429+0,001638+0-0+0= 0,606

7.6.3 Розраховуємо поправочний коефіцієнт, що враховує притуплення вхідної крайки діафрагми.

Візьмемо радіус вхідної крайки діафрагми r_k так, щоб він не перевищував 0,0004d,тоді поправочний коефіцієнт K_п приймаємо рівним одиниці.

Отже, K_п1 =1 і K_п2=1.

7.6.4 Визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує шорсткість внутрішньої поверхні вимірювального трубопроводу.

К_ш1- поправочний коефіцієнт при Re_max і в_в(для діафрагм);

К_ш2- поправочний коефіцієнт при Re_max і в_н (для діафрагм)

К_ш=1+5,22в^3,5(л -?*)

Визначаємо відсутні дані

7.6.4.1 По таблиці Д.1. Шорсткість внутрішньої поверхні трубопроводу визначаємо R_ш=0,15• 10² м , R_а=0,045• 10³ м для сталевих труб з незначним нальотом іржі.

7.6.4.2 Розраховуємо значення Rа_max при Re =71833 і в_в= 0,45

Тому що Re > 5000 і ? < 0,65

10⁴ =

де A₀,А₁,А₂ - коефіцієнти, що залежать від числа Re

А_i= ,

де B_k - постійні коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 2.

А_о=8,87• -3,7114• +0,41841•

+0=0,713

А₁=6,7307• -5,5844• +0,732485•

+0=3,2766

А₂= -10,244• +5,7094• +0,76477•

+0=35,5

10⁴ =0,713• +35,5=35,55

Якщо отримане значення 10^{4 ?} 15 , то приймають

R_amax=15• 10^-4D=3,75• 10^-4.

Значення R_аmin розраховують

10⁴ =

=

=0.342

10⁴ ?0 або число Re < 3• 10⁶,то приймають Ra_min=0

Розраховуємо значення Rа_max при Re =71833 і в_в= 0,35

Тому що Re > 5000 і ? < 0,65

10⁴ =

де A₀,А₁,А₂ - коефіцієнти, що залежать від числа Re

А_i= ,

де B_k - постійні коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 2.

А_о=8,87• -3,7114• +0,41841•

+0=0,713

А₁=6,7307• -5,5844• +0,732485•

+0=3,2766

А₂= -10,244• +5,7094• +0,76477•

+0=35,5

10⁴ =0,713• +35,5=36,3

Якщо отримане значення 10^{4 ?} 15 , то приймають

R_amax=15• 10^-4D=1,5• 10^-4.

Значення R_аmin розраховують

10⁴ =

=

=0.424

10⁴ ?0 або число Re < 3• 10⁶,то приймають Ra_min=0

7.6.4.3 Тому що R_а> R_amax те поправочний коефіцієнт К_ш розраховують

К_ш=1+5,22в^3,5(л -?*)

де л і л* - коефіцієнти тертя, розраховані при дійсному числі Re і значеннях еквівалентної шорсткості вимірювального трубопроводу, рівних її дійсному значенню R_ш.

Розраховуємо значення ? і ?*

л =

де А_ш, k_D, k_R - величини, значення яких розраховують відповідно до таблиці 3.

Для ?

А_ш=R_ш=0,15• 10² ,k_D=0,26954• R_ш/D=0,26954• 15/0,08=50,539 ,

k_R=5,035/Re=0,07 10^-3

л =0,075

Для ?*

А_ш=р? R_amax=0,471• 10^-3 ,k_D=0,269547? р? R_amax /D=1, 587• 10^-3

k_R=5,035/Re=0,07 10^-3

л* =0,0301

К_ш1=1+5,22• 0,45^3,5(0,075 -0,0301)=1,015

К_ш2=1+5,22• 0,35^3,5(0,075 -0,0301)=1,003

7.4.4 Розраховуємо е1-_{коефіцієнт} розширення при в_в, _в, k, p і е2-_{коефіцієнт} розширення при в_н, _н, k, p

е =1-(0,351+0,256в⁴+0,93в⁸⁾

Для вимірюваного середовища k=1

е₁ =1-(0,351+0,256• 0,45⁴+0,93• 0,45⁸) =0,9092

е₂ =1-(0,351+0,256• 0,35⁴+0,93• 0,35⁸) =0,9112

Знаходимо значення В₁ і В₂

В₁=1,0212• 0,61• 1,018• 1• 0,45²• 0,9092=0,117

В₂=1,0081• 0,605• 1,007• 1• 0,35²• 0,9112=0,068

Розраховуємо значення допоміжних величин д₁ і д₂:

д₁=(B₁-A)/A=(0,117-0,069)/0,069=0,696

д₂=(B₂-A)/A=(0,068-0,069)/0,069= - 0,014

Тому що величини д₁ і д₂ мають різні знаки, то розрахунок продовжуємо.

7.5 Щодо невідомої величини ? вирішують наступне рівняння

А=ECK_шK_пв²е.

При ? =0,4 розраховуємо:

Е=1/ =1/ =1,0132

Коефіцієнт витікання Із при Re_max і в

А₂= = =0,165

З=0,5961+0,0261• 0,4²-0,216• 0,4⁸+0,000521

+(0,0188+0,0063• 0,452)• 0,4^3,5

+ (0,043+0,08 - 0,123 )(1-0,11A) - 0,031(M₁-0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=0,6+0,0041+0,00281+0-0+0= 0,605

К_п= 1

Розраховуємо значення Rа_max при Re =71833 і в= 0,4

Тому що Re > 5000 і ? < 0,65

10⁴ =

де A₀,А₁,А₂ - коефіцієнти, що залежать від числа Re

А_i= ,

де B_k - постійні коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 2.

А_о =8,87• -3,7114• +0,41841•

+0=0,713

А₁ =6,7307• -5,5844• +0,732485•

+0=3,2766

А₂ = -10,244• +5,7094• +0,76477•

+0=35,5

10⁴ =0,713• +35,5=35,53

Якщо отримане значення 10^{4 ?} 15 , то приймають

R_amax=15• 10^-4D=1,5• 10^-4.

Значення R_аmin розраховують

10⁴ = =

= 0.325

10⁴ ?0 або число Re < 3• 10⁶,то приймають Ra_min=0

К_ш = 1+5,22в^3,5(л -?*)

Розраховуємо значення ? і ?*

л =

де А_ш, k_D, k_R - величини, значення яких розраховують відповідно до таблиці 3. Для ?

А_ш = R_ш = 0,15• 10² ,k_D=0,26954• R_ш/D=0,26954• 15/0,08=50,539 ,

k_R = 5,035/Re=0,245 10^-3

л = 0,086

Для ?*

А_ш=р? R_amax=0,471• 10^-3 ,k_D=0,269547? р? R_amax /D=1, 587• 10^-3

k_R=5,035/Re=0,07 10^-3

л* =0,0312

К_ш=1+5,22• 0,4^3,5(0,086 -0,0302)=1,012

е =1-(0,351+0,256? 0,4⁴+0,93• 0,48) =0,9105

А=1,0132• 0,607• 1,012• 1• 0,4²• 0,9105=0,091

7.6 Розраховуємо значення ?

в =(в_в+ в_н)/2==(0,45+ 0,35 )/2=0,4

7.7 Для значення ?, обчисленому в пункті 7.6., розраховуємо значення допоміжної величини В.

В=ECK_шK_пв²е,

де розрахунок C і K_ш виконують при Re_max,а значення е обчислюють при _в, k, в.

В=1,0132• 0,607• 1,012• 1• 0,4²• 0,9105=0,091

7.8 Перевіряємо виконання нерівності

д= <5• 10^-5

д= =0 <5• 10^-5

Нерівність виконується, отже, ? = 0,4

8. Використовуючи значення ?, знайдене в пункті 7.8, обчислюємо діаметр отвору звужуючого пристрою.

d₂₀=вD/K_су= 0,4• 250/1,000329=99,97 (мм)=0,09997 (м)

При цьому d₂₀ перебуває в діапазоні припустимих значень.

Для діафрагми з кутовим способом відбору d ? 0,0125 м.

9. Діаметр отвору звужуючого пристрою при робочій температурі

d=d₂₀ K_су=99,97 •1,000329=100 (мм)=0,1 (м)

2. Розрахунок діапазону змін перепаду тиску на звужуючим пристрої

Розраховуємо значення верхньої границі Re_max і нижньої границі Re_min робітника діапазону значень Re .

Re_max= = =71833

Re_min = = =43100

Q_omin=0,6Q_omax=0,6• 175=105 м³/год

Розраховуємо значення допоміжної величини S

S= = =35885

?р_в=35885 Па

Розраховуємо допоміжну величину S₁

S₁= = =12919

де С и К_ш розраховують при Re_min;

А₂= = =0,165

З=0,5961+0,0261• 0,4²-0,216• 0,4⁸+0,000521

+(0,0188+0,0063• 0,619)• 0,4^3,5

+ (0,043+0,08 - 0,123 )(1-0,11A) - 0,031(M₁-

0,8M^1,1₁)в^1,3+M₂=0,6+0,00548+0,00316+0-0+0= 0,618

?р_н=12919 Па

Визначаємо в такий спосіб діапазон значень перепаду тисків ?р, визначаємо діапазон значень витрати середовища Q_o

0,013 ? ?р ? 0,036 (Мпа)

?p=

?p=(15,18

Будуємо графік залежності Q_o=

?p , МПа	0,013	0,02	0,025	0,03	0,036
Qo , м3/з	0,03	0,036	0,041	0,045	0,049



Погрішність розрахунку складається із класу точності приладу:

Клас точності вимірювального перетворювача перепаду тиску

?=0,5 %

3. Вимоги до стандартних звужуючих пристроїв

ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.1-2005 п.6.1. регламентують наступні вимоги до стандартних звужуючих пристроїв (ЗП):

1. Звужуючий пристрій повинний бути виготовлений, встановлений й застосований відповідно до вимог відповідної йому частини комплексу стандартів. Якщо характеристики ЗП або умови їхнього застосування виходять за межі, зазначені у відповідній йому частини комплексу стандартів, то варто експериментально визначити коефіцієнт витікання даного ЗП при фактичних умовах його експлуатації.

2. Звужуючий пристрій повинний бути виготовлений з стійкого стосовно середовища матеріалу, температурний коефіцієнт лінійного розширення якого відомий у діапазоні зміни температури середовища.

3. Конструкція звужуючого пристрої й спосіб його кріплення повинні забезпечити можливість періодичного огляду з метою перевірки відповідності звужуючого пристрою вимогам правил.

4. Вимір перепаду тиску в звужуючим пристрої виробляється через окремі циліндричні отвори або через дві кільцеві камери.

Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.1-2005 Додаток Б таблиця Б.1. вибираємо звужуючий пристрій - діафрагму, оскільки її достоїнствами є:

1. Простота у виготовленні й монтажі (на відміну від труб і сопів Вентури)

2. Може застосовуватися в широкому діапазоні чисел Re.

3. Установлюють на вимірювальних трубопроводах із внутрішнім діаметром від 50 до 1000 мм.

4. Невизначеність коефіцієнта витікання діафрагм менше, ніж в інших ЗП.

5. Наявність невеликого змісту конденсату практично не робить впливу на коефіцієнт витікання.

Її недолік, що полягає в тім, що в процесі експлуатації неминуче притуплення вхідної крайки діафрагми, що приводить до додаткової прогресуючої невизначеності коефіцієнта витікання, що може бути істотної для діафрагм, установлюваних у трубопроводах діаметром менш 100 мм, компенсується тим, що вихідний діаметр даного вимірювального трубопроводу більше 100 мм.

Тому, за Дст 8.586.1-2005 Додаток Б Б.2 на підставі дані таблиці Б.1 для виміру витрати й кількості середовища у вимірювальному трубопроводі внутрішнім діаметром понад 100 мм краще застосування діафрагм.

При виборі кутового способу відбору тиску на діафрагмах ураховували положення Б.3 (а) ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.1-2005 Додаток Б:

Достоїнством кутового способу відбору тиски є зручність монтажу діафрагми, а також можливість застосування кільцевих камер усереднення, що забезпечують усереднення тиску, що дозволяє в деяких випадках знизити вимогу до ексцентриситету установки діафрагми, зменшити вплив місцевого опору на показання витратоміра. Недоліками даного способу відбору є залежність вимірюваного перепаду тиску від діаметра отворів (або ширини щілини) для відбору тиску й більша, щодо інших способів відбору тиску, імовірність забруднення отворів.

У якості звужуючого пристрою будемо використовувати камерну діафрагму ДКС-10-80 (ДЕРЖСТАНДАРТ 26969-86). Розміри діафрагми вибираємо відповідно до умовного проходу й умовному тиску відповідно до Держстандарту. Для установки діафрагми на трубопроводі використовуються фланці ДЕРЖСТАНДАРТ 12820-80. Застосування діафрагми ДКС у комплекті із фланцевим з'єднанням дозволяють мінімізувати вимірювальну погрішність.

Комплект фланців

Для монтажу діафрагми ДКС на вимірювальному трубопроводі застосовується комплект фланців. Фланці виготовляються відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 12820. У комплект поставки входять фланці, болти, гайки, шайби, ущільнювальні прокладки.

Фланцеве з'єднання

Застосування діафрагми ДКС у комплекті із фланцевим з'єднанням дозволяють мінімізувати вимірювальну погрішність. Фланці виконуються за ДСТ 12820, патрубки відповідають вимогам ДЕРЖСТАНДАРТ 8.563.1. У комплект фланцевого з'єднання входять фланці з патрубками, болти, гайки, шайби, ущільнювальні прокладки; за замовленням додатково поставляється монтажне кільце, що встановлюється замість діафрагми на період монтажу й продувки трубопроводу.

Діафрагма повинна встановлюватися на прямих ділянках трубопроводу, на якому не повинне бути місцевих опорів. Повинна бути дотримана стругаючи співвісність між трубопроводом і звужуючим пристроєм. При установці звужуючого пристрою відповідно до цих вимог досягається висока точність вимірів.

1. Конструкція звужуючого пристрої й спосіб його кріплення повинні забезпечити можливість періодичного огляду з метою перевірки відповідності звужуючого пристрою вимогам правил.

2. Вимір перепаду тиску в звужуючим пристрої виробляється через окремі циліндричні отвори або через дві кільцеві камери.

3. Діафрагма повинна бути виконана з високою точністю, тому що від точності виконання, зокрема, "гострої крайки" діафрагми залежить число Рейнольдса потоку, а це, у свою чергу, впливає на сталість коефіцієнта витрати й т.д.

4. Клас шорсткості діафрагми з боку "гострої крайки" повинен бути рівним 6-7.

5. Відбір тиску виробляється через патрубки

Монтаж

Діафрагму ДКС можна встановлювати тільки на прямій ділянці трубопроводу, незалежно від положення цієї ділянки в просторі. При виборі місця для діафрагми необхідно мати на увазі, що минаючий потік повинен цілком заповнити перетин трубопроводу. Вхідний торець діафрагми повинен бути перпендикулярний осі трубопроводу.

Особливо обережно треба обходитися з диском, щоб не ушкодити гостру крайку робочого отвору (з боку циліндричного розточення), тому що після розточення вхідну крайку не можна додатково обробляти ні шкуркою, ні напилком.

Переконавшись, що внутрішній діаметр камери дорівнює внутрішньому діаметру трубопроводу, а зовнішній діаметр камери (або безкамерної діафрагми) дозволяє вільно розмістити діафрагму під болтами фланцевого з'єднання, приступають до установки її в трубопроводі. Виступи на ущільнювальних поверхнях фланців повинні входити в западини плюсової й мінусової камер.

Гостра крайка діафрагми повинна розташовуватися з боку входу потоку.

Напрямок потоку при установці діафрагми камерної повинне відповідати напрямку стрілки на кільцевій камері, камера "+" установлюється з боку входу потоку.

Для центрування діафрагми й прокладок у фланцях із гладкою ущільнювальною поверхнею домагаються рівності зазорів між болтами фланців і диском. Прокладки повинні в точності відповідати розмірам камер або безкамерної діафрагми й не повинні виступати в перетин трубопроводу.

При установці камерної діафрагми трубки для зняття тиску повинні вільно входити в проміжки між болтами.

Після розміщення діафрагми ДКС, з урахуванням вищевказаних правил, можна затягти фланцеві болти, контролюючи правильність центрування діафрагми.

Як диференціальний манометр залежно від надлишкового тиску р_изб=2 кгс/см² вибираємо Сапфір -22 М-ДД .

Манометри диференціальні «Сапфір» призначені для роботи в системах автоматичного контролю, регулювання й керування технологічними процесами й забезпечують безперервне перетворення значення різниці тисків середовища в уніфікований фотополяриметр вихідний сигнал дистанційної передачі.

Монтаж сполучних ліній

При монтажі сполучних ліній варто керуватися наступними правилами:

а) сполучні лінії повинні бути прокладені по найкоротшій відстані вертикально або з ухилом до горизонталі не менш 1:10;

б) довжина сполучних ліній повинна забезпечувати остигання вимірюваного середовища, що надходить у дифманометр, до температури навколишнього повітря;

в) внутрішній діаметр сполучних ліній повинен бути не менш 8 мм, а внутрішній діаметр трубок, що з'єднують діафрагму зрівняльними або розділовими посудинами, не менш 10 мм;

д) сполучні лінії повинні бути герметичними, вигини трубок сполучних ліній плавними;

е) сполучні лінії повинні бути захищені від дії зовнішніх джерел тепла й холоду;

ж) установка вентилів у трубах, що з'єднують зрівняльні посудини з діафрагмою, не допускається;

з) у сполучних лініях рекомендується встановлювати прямоточні вентилі з умовним проходом, рівним внутрішньому діаметру сполучних ліній.

Монтаж розділових посудин відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 8.563.2-97.

Розділові посудини повинні розташовуватися максимально близько до діафрагми. Рівні рідини в розділових посудинах повинні бути однаковими при нульовому перепаді тиску.

Для контролю рівня посудини постачені контрольними пробками.

витратомір пристрій тиск

Виводи й висновки

У даному курсовому проекті були розглянуті загальні принципи виміру витрат методом змінного перепаду тиску. Зробили вибір звужуючого пристрою й диференціального манометра, виходячи з вимог, пропонованих до диференціальних манометрів і звужуючих пристроїв, заснованих на вихідних даних і вимогах технічної документації заводу-виготовлювача. А також у процесі роботи з початкових параметрів був розрахований звужуючий пристрій, знайдена залежність зміни діапазону об'ємної витрати середовища від перепаду тиску на звужуючим пристрої.

Список літератури

1. ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.1-2005 Державна система забезпечення єдності вимірів. Вимір витрати й кількості рідин і газів за допомогою стандартних звужуючих пристроїв. Частина 1. Принцип методу вимірів і загальні вимоги.

2. ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.2-2005 Державна система забезпечення єдності вимірів. Вимір витрати й кількості рідин і газів за допомогою стандартних звужуючих пристроїв. Частина 2. Діафрагми. Технічні вимоги.

3. ДЕРЖСТАНДАРТ 8.586.5-2005 Державна система забезпечення єдності вимірів. Вимір витрати й кількості рідин і газів за допомогою стандартних звужуючих пристроїв. Частина 5. Методика виконання вимірів.

4. Кремлівський П.П. Витратоміри й лічильники кількості речовин. - К., 2002

5. Кулаков М.В. Технологічні виміри й прилади для хімічних виробництв. - К., 2004

6. Прохоров В.О. Основи автоматизації аналітичного контролю хімічних виробництв. - К., 2005

Размещено на Allbest.ru