Расчет расхода с помощью сужающего устройства

Далее ⇒

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчет расхода с помощью сужающего устройства

В Таб.1 приведенны данные для рассчета газа Таблица 1 Вариант №4

Наименование и размерность параметра	Обозначение	Параметр
Диаметр трубопровода при 20 °С, мм	D₂₀
Диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, мм	d₂₀
Давление газа перед диафрагмой (абсолют.), МПа	Р
Температура газа, °C	t
Перепад давления на диафрагме, кПа
Тип диафрагмы	-	С фланц. Отбором Δp
Материал трубопровода	-	Сталь 35
Состояние внутренней поверхности трубопровода	-	Новая
Межповерочный интервал диафрагмы, год
Материал диафрагмы	-	12Х18Н9Т
Местное сопротивление перед диафрагмой	-	Одиночное колено
Длина прямолинейного участка трубопровода перед диафрагмой, м	L₁	10,8
Смещение оси диафрагмы относительно оси трубопровода, мм	е_х	3,9
Толщина диска диафрагмы, мм	Е_Д	6,8

Практически вычисление расхода по величине замеренного на СУ перепада давления производится следующим образом.

1. Определяются диаметры трубопровода D и СУ d при рабочих условиях (при температуре рабочей среды t):

D = D20 [1+ γ (t − 20)]= 710*[1+0,0000106*10^-6(40-20)]=710.15 мм (1.1)

d = d20 [1+ γ (t − 20)]= 390*[1+0,0000106*10^-6(40-20)]=390.12 мм (1.2)

Здесь γ– коэффициент линейного расширения материала СУ и трубопровода;

D20, d20 – диаметр трубопровода и отверстия СУ при температуре 20°С.

Значения температурного коэффициента линейного расширения γ различных материалов для широкого диапазона температур могут быть рассчитаны с погрешностью 10 % по формуле: (1.3)

γd=10^-6[a_e+10^-3t b_e-10^{- 6}t² c_e]=10^-6[15,6 + 10^-3*40*8,3-10^{- 6}*40*²*6,5]=390,12*10^-6

γD=10^-6[a_e+10^-3t b_e-10^{- 6}t² c_e]=10^-6[15,6 + 10^-3*40*8,3-10^{- 6}*40*²*6,5]=0,0000106*10^-6

где а_е, b_e, c_e – постоянные коэффициенты в соответствующих им диапазонах температур, приведены в табл. 2

Значения коэффициентов формулы (2.3) для температур от минус 200

до плюс 700 ОС

Таблица 2

Марка стали	а_е	b_e	c_e
Сталь 35	0,2	10,4	5,6

Таблица 2.1

Марка стали	а_е	b_e	c_e
12Х18Н9Т	15,6	8,3	6,5

2. Определяется величина β по формуле: (1.4)

β = = =0,55

3. Коэффициент скорости входа определяется Е по формуле: (1.5)

=1,05

4.Коэффициент истечения при числе Рейнольдса определяется для диафрагм коэффициент С∞ определяется по формуле: (1.6)

=0,5959+0,0312*0,55^2.1-0,1840*0,55⁸+0,090*0,036*0.55⁴(1-0,55⁴)^-1-0,0337*0,036*0,55³=0,6067

Здесь L1 = l1/D – отношение расстояния от входного торца диафрагмы до оси от верстия для отбора давления перед диафрагмой к диаметру ИТ; L2 = l2/D –отношение расстояния от выходного торца диафрагмы до оси отверстия для отбора давления за диафрагмой к диаметру ИТ. Эти величины принимают по табл.3

Величины относительных расстояний от отверстий для отбора давлений

до диафрагмы

L₁ = 25,4/710,15=0,036

L₂ = 25,4/710,15=0,036

Таблица 3

Способ отбора	Угловой	Трехрадиусный	Фланцевый
L₁			25,4/D
L₂		0,47	25,4/D

5. Эквивалентная шероховатость трубопровода Rш, мм. (1.7)

R_ш=0,1 мм

Таблица 4

Материал	Состояние внутренней Поверхности трубопровода	Rш, мм
Сталь	Новая бесшовная: - холоднотянутая - горячетянутая -прокатная Новая сварная: - с незначительным налетом ржавчины - ржавая Битуминированная: - новая - бывшая в эксплуатации	<0,03 <0,1 <0,1 <0,1 <0,2 <0,3 <0,05 <0,2

6.Величина поправки на число Рейнольдса в (1.8) принимается равной:

ARe = 0,5.

7. Поправку на влияние шероховатости стенки измерительного трубопровода Kш определяется следующим образом: (1.9)

=1+0,55⁴(-0,03)*0,5=1

где = 0,071 lg -0,04= - 0,03

8. Поправка на притупление входной кромки отверстия диафрагмы Kп в

Формуле: (1.10)

при d <125 мм вычисляется по формуле (при d ≥ 125 мм Kп = 1)\

= =1,0547-0,0575*2,7 =0,99

то Kп 1

где rк – средний за меж-поверочный интервал радиус закругления входной кромки диафрагмы, который рассчитывается по формуле: (1.11)

=0,195-(0,195-0,05)(1-2,7^{- 3/3})=0,105

где r_н=0,05

9. Коэффициент расширения среды ε определяют по формуле: (1.12)

ε=1/(1- β⁴)^1/2=1/(1- 0,55⁴)^1/2=1

10. Определяется массовый расход при С = С∞ по формуле: (1.13)

=1,05*0,6*1*1*1* =151,2 кг/с

где ρ – плотность среды в рабочих условиях; С∞ – коэффициент истечения

при числе Рейнольдса Re → ∞.

12. Рассчитывается число Рейнольдса Re∞ при массовом расходе qm ∞ по формуле: (1.14)

= =0,016* =16000

13. Определяется действительное число Рейнольдса по уравнению:(1.15)

Re = Re∞*KRe=16000*1,024=16384

=1+ =1,024

где KRe=1,024

14. Определяется действительное значение массового расхода по уравнению:

q_m= (q_m_∞KRe)*( Kш′/ Kш)=(151,2*1,024)+(1/1)=154,8 кг/с (1.16)

Таблица 5

Состав газа	СО₂	СО	Н₂	СН₄	N₂
				0,3	58,3
ρ	1,842	1,165	0,0837	0,6679	1,166

15. Плотность сухой части при стандартных условиях определяется по формуле: (1.17)

ρ_dc=(γ_CO2ρ_CO2+ γ_COρ_CO+ γ_H2ρ_CH2+ γ_CH4ρ_CH4+ γ_N2ρ_CN2)/100=

=(20*1,842+25*1,165+13*0,0837+0,3*0,6679+58,3*1,166)/100=

=1,4735627 кг/м³

16. Плотность сухой части при рабочих условиях определяется по формуле: (1.18)

=1,4736 =0,19387 кг/м³

17. Плотность влажного газа определяется по формуле: (1.19)

ρϕ = ρd + ρп = ρd + ϕ*ρн.п.=1,1004+0,4*1,1004=1,1125 кг/м³

где ϕ=0,4; ρн.п=4,24;

18. Коэффициент K для газовой смеси может быть найден по формуле:

К= (γ₁*К₁+ γ₂*К₂₊ γ₃*К₃₊ γ₃*К₃₊ γ₄*К₄) /100=

=(20*1,3+25*1,4+13*1,141+0,3*1,3+58,3*1,4)/100=77,0392 (1.20)

где K1, K2, K3 – коэффициенты сжимаемости отдельных компонент, входящих в газовую смесь. Показатель адиабаты вещества k может быть принят равным:

19. Коэффициент динамической вязкости доменного газа при рабочих условиях: (1.21)

μ = 17,43⋅10^-6 Па⋅с.

IV. Охрана труда

Далее ⇒