Методика и пример расчета сужающего устройства
Расчет расходомеров переменного перепада давления сводится к определению диаметра отверстия и других размеров сопла или диафрагмы, коэффициента расхода, динамического диапазона измерения, определяемого числами Рейнольдса, перепада давления и потерь давления на сужающем устройстве, поправочного множителя на расширение, а также погрешности измерения расхода газа. Для расчета должны быть заданы максимальный (предельный), средний и минимальный расходы, диапазоны изменения давления и температуры газа, внутренний диаметр и материал измерительного трубопровода, состав газа или его плотность при нормальных условиях, допустимые потери давления или предельный перепад давления, соответствующий максимальному расходу, а также среднее барометрическое давление в месте установки дифманометра-расходомера.
Методика расчета.Перед началом расчета выбираем типы и классы точности дифманометра-расходомера, манометра и термометра. Расчет проводится следующим образом.
1. Определяем округленный до трех значащих цифр вспомогательный коэффициент С при подстановке в нее значения максимального (предельного) расхода Qн.пр, температуры и давления, плотности газа при нормальных условиях ρн, коэффициента сжимаемости Z и диаметра измерительного трубопровода D:
При найденном значении С возможны два вида расчета: по заданному перепаду давления или по заданным потерям давления. Если задан предельный перепад давления Δрпр, то по номограмме рис. 11 определяем предварительное относительное сужение m (модуль) сужающего устройства по найденному коэффициенту С и заданному предельному перепаду давления на сужающем устройстве Δрпр,. Найденное предварительное значение модуля m подставляем в формулу по определению тα и вычисляем предварительный коэффициент расхода α.
2. Вычисляем с точностью до четырех значащих цифр вспомогательный коэффициент mα
где ε — поправочный множитель на расширение газа для верхнего предельного перепада давления дифманометра Δрпр,; Δрпр, — верхний предельный перепад давления на сужающем устройстве, кгс/м2.
3. Определяем уточненное значение модуля m с точностью до четырех значащих цифр по формуле
m = mα/α.
4. По уточненному значению модуля m находим новое значение поправочного множителя на расширение е и вычисляем разность между первоначально вычисленным значением ε и уточненным. Если эта разность не превышает 0,0005, то вычисленные значения m и ε считаются окончательными.
5. Определяем диаметр d отверстия диафрагмы при окончательно выбранном m
6. Найденные значения коэффициентов расхода α, поправочного множителя на расширение ε, диаметра d отверстия диафрагмы, а также Δрпр, р1, Т1, рн и Z используем для определения расхода газа и проверяем расчет предельного расхода газа Qн. пр. Полученное значение Qн. пр. не должно отличаться от заданного более чем на 0,2 %. Если найденное значение предельного расхода газа отличается от заданного более чем на 0,2 %, то расчет повторяется до получения требуемой погрешности расчета предельного расхода газа и параметров диафрагмы.
7. Определяем новые уточненные значения модуля m, диаметра d отверстия диафрагмы, а также коэффициента расхода α и повторно рассчитываем. Если уточненное расчетное значение предельного расхода газа не отличается от заданного более чем на 0,2 %, то уточненные значения m, d и α, фиксируются в расчетном листе сужающего устройства.
8. Рассчитываем минимальное и максимальное числа Рейнольдса и сравниваем минимальное число Рейнольдса с граничными значениями
9. Определяем толщину диафрагмы Е, ширину цилиндрической части диафрагмы ец, ширину кольцевой щели с, а также размеры кольцевых камер a и b.
10. Выбираем длины прямых участков измерительных трубопроводов до и после диафрагмы.
11. Рассчитываем погрешность измерения расхода
Полученные данные фиксируются в расчетном листе сужающего устройства и являются основой для его изготовления и монтажа.
Пример 3.3.Рассмотрим расчет диафрагмы при следующих исходных данных. Измеряемая среда — природный углеводородный газ с плотностью при нормальных условиях ρн=0,727 кг/м3. Наибольший измеряемый (предельный) расход газа, приведенный к нормальным условиям, Qн.пр.= 100000 м3/ч, средний Qн.ср.=60000 м3/ч, минимальный, Qн.min =30000 м3/ч. Температура газа перед сужающим устройством Т1=278 К. Избыточное давление газа перед сужающим устройством р1 изб = 1,2 МПа=12 кгс/см2. Предельный перепад давления на сужающем устройстве (диафрагме) Δpпр=2500 кгс/м2=0,25 кгс/см2. Среднее барометрическое давление рб=0,1 МПа = 1 кгс/см2. Внутренний диаметр трубопровода перед диафрагмой D = 400 мм. Вязкость газа в рабочих условиях μ=1,13·10-6 кгс·с/м2.
Перед диафрагмой находятся местные сопротивления в виде входного коллектора с двумя коленами, расположенными в разных плоскостях, и входной отсекающий кран. 3a диафрагмой установлена гильза термометра и выходной кран. Допустимая погрешность от неучета длин прямых участков до и после диафрагмы δαL не должна превышать 0,3 %. Отбор давлений от диафрагмы — угловой. Внутри прямого участка измерительного трубопровода на расстоянии l=2 м имеется выступ от стыковки труб высотой h=1 мм. Эксцентриситет оси отверстия диафрагмы и измерительного трубопровода е=2 мм.
Приведенные погрешности δпп и δпк пропорционального и корневого планиметров одинаковы и не превышают 0,5 % Абсолютные погрешности хода диаграмм дифманометра, манометра и термометра ΔτΔр, ΔτΔр, Δτр и ΔτТ не превышают 2 мин.
Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 2727;