Расчет расхода с помощью сужающего устройства
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 | ех | 3,9 |
Толщина диска диафрагмы, мм | ЕД | 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[ae+10-3 t be-10- 6 t2 ce]=10-6[15,6 + 10-3*40*8,3-10- 6*40*2 *6,5]=390,12*10-6
γD=10-6[ae+10-3 t be-10- 6 t2 ce]=10-6[15,6 + 10-3*40*8,3-10- 6*40*2 *6,5]=0,0000106*10-6
где ае, be, ce – 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 | ае | be | ce |
Сталь 35 | 0,2 | 10,4 | 5,6 |
Таблица 2.1
Марка стали | ае | be | ce |
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*0,552.1-0,1840*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)
Rш=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 rн=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:
qm= (qm∞ 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)
ρdc=(γCO2ρCO2+ γCOρCO+ γH2ρCH2+ γCH4ρCH4+ γN2ρCN2)/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