Порядок расчета
1. В качестве сужающего устройства выбираем диафрагму (рис. 10, а) из нержавеющей стали марки Х17. В качестве вторичного измерительного прибора выбран сильфонный самопишущий дифманометр типа ДСС-734 класса точности 1,5 с предельным перепадом давления Δрпр = 2500 кгс/м2, имеющий дополнительную запись давления класса точности 1,0 с предельным давлением рпр = 25 кгс/см2. Для записи температуры газа выбран самопишущий манометрический термометр типа ТЖ класса точности 1,0 с пределом измерения от —50 до 50 °С.
2. Определяем абсолютное давление газа перед сужающим устройством по формуле:
p1 = p1 изб+pб= 1,2+0,1 = 1,3 МПа=13 кгс/см2
3. При ρн=0,727 кг/м3 коэффициент сжимаемости природного газа будет 0,974.
4. Определяем вспомогательный коэффициент С по формуле:
5. При известном коэффициенте С=11,530 и предельном перепаде давления Δрпр = 2500 кгс/м2 по фрагменту номограммы, рис. 11, определяем численное значение модуля диафрагмы m и необратимые потери давления на диафрагме рп.
Для получения значения модуля т и потерь давления рп откладываем на ось абсцисс номограммы С=11,530 и восстанавливаем перпендикуляр до пересечения в точке А с кривой 1, соответствующей предельному перепаду давления Δрпр =2500 кгс/м2. Наклонная прямая 2, проходящая через точку А, соответствует значению искомого модуля диафрагмы m=0,356. Проведя из точки А горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат, получаем значение необратимых потерь давления рп на диафрагме, равное 0,16 кгс/см2.
6. Рассчитаем минимальное число Рейнольдса Remin, соответствующее минимальному расходу газа Qн. min=30000 м3/ч, т. е.
Remin = 0,0361 Qн. minρн/(Dμmах) = 0,0361·30000 ×
× 0,727/(400·1,13·10-6) = 1,74·106.
Такое значение минимального удовлетворяет условию.
7. Используем найденные значения модуля m=0,356 и минимального числа Рейнольдса Remin = 1,74·106 для определения коэффициента расхода газа при угловом способе отбора давлений, получаем
αу = (1/ ) [0,5959 + 0,0312m1,05—0,1840m4 +
+ 0,0029 m1,25 (106/Remin)0,75] = (1/ ) {0,5959 +
+ 0,0312·0,3561,05— 0,1840·0,3564 +0,0029·0,3561,25 ×
× [106/(1,74-106)]0,75} = 1,0713(0,5959 + 0,0105 —
— 0,0029 + 0,0001310) = 0,6466.
Рис. 11. Фрагмент номограммы для С=f(Δpпр, т, рп).
8. Определяем значение коэффициента адиабаты х в рабочих условиях при p1 = 13 кгс/см2 и Т=278 К:
х = 1,29 + 0,704·10-6 [2575 + (346,23 — Т)2] р1 = 1,29 +
+ 0,704· 10-6 [2575 + (346,23 — 278)2] · 13 = 1,29 + 0,088 = 1,378.
9. Рассчитаем предварительное значение поправочного множителя на расширения ε при известном предварительном значении модуля m=0,356, коэффициенте адиабаты х= 1,378, предельном перепаде давления Δрпр =0,25 кгс/см2 и давлении p1 = 13 кгс/см2:
ε = 1 — (0,41 + 0,35m2) Δрпр /(xР1) = 1 — (0,41 + 0,35 · 0,3562) ×
× 0,25/(1,378·13)= 1 — 0,454·0,0140 = 0,99.
10. Вычисляем вспомогательный коэффициент mα при С = 11,530, ε=0,99 и Δрпр =2500 кгс/м2:
mα = С/(ε ) = 11,530/(0,99 ) = 0,2329.
11. Определяем уточненное значение модуля m при mα=0,2329 и α=0,6466:
m = mα/α = 0,2329/0,6466 = 0,36.
12. При новом уточненном значении m=0,36 коэффициент расхода α равен
α = (1/ ) {0,5959 + 0,0312·0,361,05—0,1840·0,364+
+0,0029·0,361,25 [106/(1,74·106)]0,75} = 1,0715(0,5959 + 0,01067 —
— 0,00309 + 0,0001324) = 0,6468.
13. При m=0,36 диаметр отверстия диафрагмы
d = = 400 = 240 мм.
14. Подставляем в формулу найденные значения d=240 мм, α=0,6468, ε = 0,99, Δрпр=2500 кгс/м2, p1 = 13 кгс/см2, T1 = 278 К, ρн=0,727 кг/м3 и Z=0,974:
Qн.пр= 0,2109αεd2 = 0,2109·0,6468·0,99·2402 ×
× = 7778,64·12,85 = 99955,6 м3/ч.
15. Находим погрешность расчета максимального расхода газа ΔQ по формуле:
Погрешность расчета ΔQ =0,04 % <0,2 %, что вполне допустимо. Здесь Qрасч— уточненное расчетное значение максимального (предельного) расхода газа, м3/ч. Так как погрешность расчета 0,04 % вполне допустима, окончательно принимаем следующие параметры измерительной диафрагмы. Диаметр отверстия диафрагмы d=240 мм, коэффициент расхода α=0,6468 и модуль m=0,36.
16. Рассчитаем максимальное число Рейнольдса Remax, соответствующее предельному (максимальному) расходу газа Qн.пр = 100000 м3/ч:
Remax = 0,0361Qн.пр ρн/(Dμ) = 0,0361·100000×
×0,727/(400·1,13·10-6) =2,64·106.
17. Принимаем толщину диска диафрагмы Е =0,05 D.Тогда Е=0,05-400=20 мм. Ширину цилиндрической части отверстия диафрагмы ец (рис. 9.10, а), которая затем переходит в коническую выходную часть, выбираем из соотношения 0,005 D 0,02 D. Приняв ец=0,02 D, получаем, что ец =0,02∙400=8 мм. Угол скоса конической выходной части диафрагмы q должен быть не менее 30 и не более 45°. Принимаем угол скоса .
18. Ширина кольцевой щели c, соединяющей камеры отбора давлений с трубопроводом, не должна превышать 0,03 D при т ≤ 0,45. В этом случае
19. Размеры сечений камер для отбора давлений a и b выбираем из условия:
Приняв b = 1,5a, получаем, что а ≥ 70,8 мм, а b ≥ 1,5а ≥ мм. Толщина h стенки корпуса камеры должна быть не менее 2 с, т. е.
20. Определяем длины прямых участков измерительного трубопровода перед диафрагмой L1 и L2 и после диафрагмы l1 и l2 исходя из заданной погрешности . Перед диафрагмой согласно условию находится два местных сопротивления. Наиболее удаленное от диафрагмы — входной патрубок с двумя коленами, расположенными в разных плоскостях, а ближайшее к диафрагме — входной кран. За диафрагмой находится гильза термометра и выходной кран. Определяем минимальное расстояние L2/D между входным патрубком с группой колен, расположенных в разных плоскостях и входным краном. При указанном расположении местных сопротивлений получаем, что L2/D=30. При D =400 мм = 0,4 м
.
Минимальное расстояние L2/D между входным краном и диафрагмой, при модуле m=0,36 и заданной погрешности δаL = 0,3 % равно 20. При L2/D =20
.
Расстояние l1 от выходного торца диафрагмы до гильзы термометра должно быть более 2 D, т. е.
Определяем минимальное расстояние l2 от выходного торца диафрагмы до выходного крана. При m =0,36
С учетом выполненных расчетов длины прямых участков измерительного трубопровода (рис. 9.10, а) имеют следующие размеры: L1 =8 м, L2 =12 м, l1=0,8 м и l2 =2,8 м.
Расчет погрешности измерения расхода газа. Для расчета погрешности измерения расхода сухого газа выпишем исходные данные, полученные при расчёте сужающего устройства (диафрагмы), а также определим ряд дополнительных данных. При диаметре трубопровода D = 400 мм, модуле m=0,36 и минимальном числе Рейнольдса Remin=1,74∙106, исходя из условий, указанных в настоящей главе, можно принять, что и . При измерении фактических размеров измерительного трубопровода и диафрагмы было получено, что высота уступа внутри прямого участка трубопровода перед диафрагмой при стыковке труб h=1 мм на расстоянии l=2 м от диафрагмы, а эксцентриситет оси отверстия диафрагмы и измерительного трубопровода е=2 мм. При выбранных длинах прямых участков перед диафрагмой L1=8 м и L2=12 м и модуле m=0,36 значение погрешности δаL = 0,3 %. При высоте уступа L=1 мм и диаметре D=400 мм находим, что:
При меньше 0,3% можно принять, что δаL=0. При эксцентриситете е=2 мм проверяем выполнение условий:
,
.
Из указанных условий видно, что фактическое значение эксцентриситета е=2мм удовлетворяет условию, в связи с чем, погрешность от влияния эксцентриситета . Подставив полученные данные в формулу, получаем погрешность определения коэффициента расхода а:
Для определения погрешности измерения расхода газа предварительно необходимо найти погрешности . Погрешность определения поправочного множителя на расширение определяем по формуле в зависимости от и погрешностей . Множитель по данным расчёта диафрагмы равен 0,99. погрешность определения коэффициента адиабаты рассчитываем по формуле
,
где - абсолютная погрешность определения коэффициента адиабаты. При определении коэффициента адиабаты природного газа по таблицам с тремя значащими цифрами после запятой абсолютная погрешность может быть принята равной половине единице младшего ряда последней значащей цифры в табличных значениях . В этом случае абсолютная погрешность определения коэффициента адиабаты равна 0,0005. Средняя квадратическая погрешность определения коэффициента адиабаты при =0,0005 и =1,378
.
Средняя квадратическая погрешность определения давления показывающим манометром рассчитывается при и
.
Погрешность при вычисляется по формуле
.
Подставив полученные значения , в формулу, получаем
.
Средняя квадратическая погрешность регистрирующего дифманометра по шкале перепада давления определяется при Δр=(2/3)Δрпр, sΔр=1,5 %, δпк=0,5 %, ΔτΔр=2 мин:
Задача 3.1.Рассчитать ГРС с максимальной пропускной способностью Qmax (м3/ч) температурой газа на входе в ГРС t °C. Перекачивается газ метан с ρ0=0,71(кг/м3). Давление на ГРС изменяется от р1 до р2 (МПа) по вариантам (табл. 9.3.2).
1.Подобрать регуляторы давления.
2.Определить диаметры трубопроводов редуцирования.
3.Проанализировать температурный режим газа на ГРС.
Таблица 3.2
Исходные данные к задаче 3.1
№ п/п | Qmax | t, oC | р1 | р2 |
15·104 | 5,5 | 1,2 | ||
10·104 | 5,3 | 1,2 | ||
5·104 | 4,5 | 1,2 | ||
3·104 | 4,7 | 1,2 | ||
2·104 | 4,3 | 1,2 | ||
1·104 | 3,5 | 1,2 | ||
1,5·104 | 3,2 | 0,6 | ||
1,5·104 | 3,0 | 0,6 | ||
1,5·104 | 4,5 | 1,2 | ||
2·104 | 5,5 | 1,2 | ||
2·104 | 4,0 | 1,2 | ||
2·104 | 3,5 | 0,6 | ||
2·104 | 3,1 | 0,6 | ||
3,5·104 | 5,8 | 1,2 | ||
3,5·104 | 5,2 | 1,2 | ||
3,5·104 | 4,7 | 1,2 | ||
3,5·104 | 3,5 | 0,6 | ||
4·104 | 5,3 | 1,2 | ||
4·104 | 4,5 | 1,2 | ||
4·104 | 3,8 | 0,6 | ||
4·104 | 3,6 | 0,6 | ||
4,5·104 | 4,7 | 1,2 | ||
4,5·104 | 3,8 | 1,2 | ||
6·104 | 3,5 | 0,6 | ||
7·104 | 5,6 | 1,2 |
4. Газорегуляторные пункты (ГРП)
Пример 4.1.Подобрать оборудование и контрольно-измерительные приборы для сетевого газорегуляторного пункта производительностью Q=1100 м3/ч (при нормальных условиях) и избыточном давлении газа на входе 80 кПа. Давление на выходе низкое — 3 кПа. Газ природный.
Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 1484;