Расчёт стандартных сужающих устройств

Расход как один из важных технологических параметров на тепловых и атомных электростанциях. Достоинства метода измерения расхода по переменному перепаду давлений на сужающем устройстве. Расчет стандартной диафрагмы с фланцевым способом отбора давления.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 05.12.2017
Размер файла 294,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по курсу «Технические измерения и приборы»

«Расчёт стандартных сужающих устройств»

Содержание

  • 1. Задание на курсовой проект
  • 2. Расчет стандартной диафрагмы
  • 2.1 Теоретическая часть
  • 2.2 Порядок выполнения расчета
  • 2.3 Расчетная часть
  • Выводы по курсовой работе
  • Список литературы

1. Задание на курсовой проект

Расчет стандартной диафрагмы ведется по следующим данным.

Измеряемая среда: пар.

Наибольший измеряемый массовый расход .

Наименьший измеряемый массовый расход .

Абсолютное давление пара перед СУ .

Температура пара перед СУ .

Наибольший перепад давлений на СУ .

Внутренний диаметр трубопровода при температуре 20 oC .

Длина прямых участков трубопровода до и после СУ .

Радиус входной кромки СУ .

Марка стали СУ: 08Х22Н6Т.

Марка стали трубопровода: 20Л.

Способ отбора давлений: фланцевый.

Состояние внутренней стенки трубопровода: новая.

Допустимая погрешность расчета .

2. Расчет стандартной диафрагмы

2.1 Теоретическая часть

Расход является одним из важнейших технологических параметров на тепловых и атомных электростанциях. Точное измерение расхода необходимо для обеспечения требуемого качества управления технологическими процессами, поддержания надежной и безаварийной работы оборудования, вычисления технико-экономических показателей работы энергетического предприятия.

Метод измерения расхода по переменному перепаду давлений на сужающем устройстве (СУ) является одним из самых распространенных и хорошо изученных. К достоинствам этого метода можно отнести сравнительную простоту конструкции и компактность первичных преобразователей расхода.

Среди сужающих устройств различной конструкции (диафрагм, сопл, труб и сопл Вентури) наибольшее распространение получили диафрагмы. Их основные достоинства заключаются в простоте изготовления и монтажа, а также в возможности их использования для измерения расхода вещества в широком диапазоне скоростей потока в трубопроводах диаметром от 0,05 до 1 м.

В данном курсовом проекте произведен расчет стандартной диафрагмы с фланцевым способом отбора давления через кольцевые камеры.

атомный электростанция сужающий диафрагма

Рис.1. Стандартная диафрагма.

1 - входной торец диафрагмы; 2 - выходной торец диафрагмы.

2.2 Порядок выполнения расчета

1. По заданным параметрам измеряемой среды (температуре t и давлению р) находят плотность , динамическую вязкость и показатель адиабаты к.

2. По заданной температуре измеряемой среды находят температурный коэффициенты расширения материала трубопровода и диафрагмы по формуле прил. 2 [1]:

,

где t - температура измеряемой среды, oC; - постоянные коэффициенты, значения которых приведены в табл. П2.1 [1].

3. Вычисляем значение внутреннего диаметра трубопровода в рабочих условиях:

,

где - диаметр трубопровода при температуре 20 °С, м; t - температура, °С.

4. Определяют значение эквивалентной шероховатости поверхности трубопровода и среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости по таблице прил. 3 [1].

5. Рассчитывают верхнюю и нижнюю границы рабочего диапазона значений числа Рейнольдса:

;

,

где и - соответственно наибольший и наименьший массовый расход, кг/с.

6. Вычисляют значение вспомогательной величины A:

,

где - наибольший перепад давлений на сужающем устройстве, Па.

7. Задаются значения нижней и верхней границ диапазона изменения относительно диаметра сужающего устройства.

8. Определяют значения коэффициентов расширения измеряемой среды (при ) и (при ) по выражению:

,

где - абсолютное давление пара перед сужающим устройством, Па.

9. Рассчитывают значения коэффициентов скорости входа (при ) и (при ) по формуле:

.

10. Вычисляют значения коэффициентов истечения (при Re=Remax и ) и (при Re=Remax и ) по формуле прил.4 [1]

где , .

Значения и принимают

- для углового способа отбора давлений;

- для фланцевого способа отбора давлений;

, - для трехрадиусного способа отбора давлений.

11. Определяют значения коэффициентов шероховатости внутренней поверхности трубопровода (при Re=Remax и ) и (при Re=Remax и ) по формулам прил.5 [1]

Если значение среднеквадратического отклонения профиля шероховатости трубопровода удовлетворяют условию

, то .

Значения рассчитывают по формуле

Значения коэффициентов A0, A1 и A2 определяются по формуле

где - постоянные коэффициенты, значения которых приведены в

табл. П5.1 [1].

Если

, то .

Значение рассчитывают по формуле

Если или то .

Если или , то поправочный коэффициент вычисляют по выражению

Коэффициенты и вычисляют по формуле

,

где , и - коэффициенты, значения которых приведены

в табл. П 5.2 [1].

12. Определяют значения диаметра отверстия сужающего устройства (при ) и (при по формуле .

13. Определяют значения коэффициентов притупления входной кромки сужающегося устройства (при и (при .

Если радиус входной кромки , то коэффициент притупления .

Если радиус входной кромки , то значение рассчитывают по выражению

.

14. Вычисляют значение вспомогательных величин и по выражениям:

,

.

15. Рассматривают значения вспомогательных величин и по формулам

,

.

Если величины и имеют одинаковый знак, то расчет прекращают, так как в диапазоне допустимых значений не существует значения, удовлетворяющего исходным данным.

Если величины и имеют разные знаки, то расчет продолжают.

16. Вычисляют значение по формуле

.

17. Рассчитывают значение вспомогательной величины B:

,

где расчет E выполняют аналогично пункту 9, - аналогично пункту 13, С и в соответствии с пунктами 10 и 11 при , а значение в соответствии с пунктом 8 при , и .

18. Проверяют выполнение неравенства .

Если приведенное выше неравенство не выполняется, то повторяют пункты 16 - 18, заменяя в формуле пункта 16 и на и (при B<A) или и на и (при B>A).

Если приведенное выше неравенство выполняется, то найденные значения считают окончательными.

19. Проверяют выполнение условия

.

20. Определяют диаметр отверстия в рабочих условиях d по выражению из пункта 12.

21. Вычисляют диаметр отверстия сужающего устройства при

температуре 20 :

.

22. Вычисляют значение массового расхода, соответствующего наибольшему перепаду давлений на сужающем устройстве :

.

23. Проверяют выполнение условия

,

где - наибольший массовый расход, кг/с; - допустимая погрешность расчета, %.

24. Выбирают толщину диска диафрагмы по формулам прил. 6 [1]

Максимальное значение толщины диска должно удовлетворять условию

,

где - диаметр отверстия трубопровода в рабочих условиях, м.

Минимальное значение толщины диска должно удовлетворять следующим условиям

где - наибольший перепад давлений на сужающем устройстве, Па;

- предел текучести материала диафрагмы при рабочих условиях, Па

- относительный диаметр диафрагмы.

Значения коэффициентов и , входящих в формулу, находят по выражениям

,

,

.

Значения величин и находят по выражениям

,

где , , - модуль упругости материала диафрагмы, Па.

Значения и находят по [2].

25. Выбирают длину цилиндрической части отверстия диафрагмы e в пределах

.

26. Угол наклона образующей конуса к оси отверстия диафрагмы выбирают в пределах .

27. Остальные размеры диафрагмы выбираются в зависимости от типа по [3],[4],[5],[6],[7].

2.3 Расчетная часть

1. По заданным параметрам измеряемой среды (температуре t и давлению р) находим плотность , динамическую вязкость и показатель адиабаты к.

По и Па:

8,0364

к

1,3264699

2. По заданной температуре измеряемой среды находим температурный коэффициенты расширения материала трубопровода и диафрагмы по формуле прил. 2 [1]:

,

где t - температура измеряемой среды, oC; - постоянные коэффициенты, значения которых приведены в табл. П2.1 [1].

Т.к. температура пара перед СУ равна 415оС, а границы измерения температуры материала СУ 08Х22Н6Т от -40оС до 300оС, то я выбираю другой материал СУ - 08Х18Н10Т.

Марка стали

Значение коэффициентов

Границы применения

t min,

t max,

20Л

11,66

9

0

-40

700

08Х18Н10Т

15,47

10,5

0

-40

700

Температурный коэффициенты расширения материала трубопровода

Температурный коэффициенты расширения материала диафрагмы

3. Вычисляем значение внутреннего диаметра трубопровода в рабочих условиях:

,

где - диаметр трубопровода при температуре 20 °С, м; t - температура, °С.

м.

4. Определяем значение эквивалентной шероховатости поверхности трубопровода и среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости по таблице прил. 3 [1].

Материал труб

Состояние стенки труб

Значения

,

, м

Сталь

новая

0,03

0,01

5. Рассчитываем верхнюю и нижнюю границы рабочего диапазона значений числа Рейнольдса:

;

,

где и - соответственно наибольший и наименьший массовый расход, кг/с.

6. Вычисляем значение вспомогательной величины A:

,

где - наибольший перепад давлений на сужающем устройстве, Па.

7. Задаемся значениями нижней и верхней границ диапазона изменения относительно диаметра сужающего устройства.

;

.

8. Определяем значения коэффициентов расширения измеряемой среды (при ) и (при ) по выражению:

,

где - абсолютное давление пара перед сужающим устройством, Па.

При :

.

При :

.

9. Рассчитываем значения коэффициентов скорости входа (при ) и (при ) по формуле

.

При :

.

При :

.

10. Вычисляем значения коэффициентов истечения (при и ) и (при и ) по формуле прил.4 [1]

где ,

.

- для фланцевого способа отбора давлений;

При и :

,

,

.

При и :

,

,

.

11. Определяем значения коэффициентов шероховатости внутренней поверхности трубопровода (при и ) и (при и ) по формулам прил.5 [1]

При и :

Коэффициент

Значение коэффициентов для расчета

A0

A1

A2

при условии

B0

27,23

-25,928

1,7622

B1

-11,458

12,426

-3,8765

B2

1,6117

-2,09397

1,05567

B3

-0,07567

0,106143

-0,076764

Значение рассчитаем по формуле

.

м.

Значение рассчитаем по формуле

Так как , то м.

Так как , то .

При и :

Значение рассчитаем по формуле

Значение рассчитаем по формуле

, т.к. Re<3·106, то

Так как , то

12. Определяем значения диаметра отверстия сужающего устройства (при ) и (при по формуле

.

При :

м.

При :

м.

13. Определяем значения коэффициентов притупления входной кромки сужающегося устройства (при и (при .

При :

Так как ,то

.

При :

Так как ,то

14. Вычисляем значение вспомогательных величин и по выражениям

15. Рассматриваем значения вспомогательных величин и по формулам

.

.

Так как величины и имеют разные знаки, то продолжаем расчет.

16. Вычисляем значение по формуле

.

17. Рассчитываем значение вспомогательной величины B:

Рассчитаем значение коэффициента скорости входа

.

Рассчитаем значение коэффициента истечения

При и :

.

.

Определим значение коэффициента шероховатости внутренней поверхности трубопровода

При и :

Значение рассчитаем по формуле

.

Так как

>15,то .

Значение рассчитаем по формуле

,

Так как .

Так как , то .

Определим значение коэффициента притупления входной кромки сужающегося устройства

При м.

Так как ,то

.

Определим значение коэффициента расширения измеряемой среды

При :

.

18. Проверяем выполнение неравенства

,

.

Так как приведенное выше неравенство не выполняется, то повторим пункты 16 - 18, заменяя в формуле пункта 16 и на и (при B<A) или и на и (при B>A). Все последующие итерации сведем в таблицу.

 

1 опыт

2 опыт

3 опыт

4 опыт

5 опыт

6 опыт

7 опыт

в

0,2053602

0,2702014

0,3053331

0,3232338

0,3320975

0,336428

0,3385303

E

1,000890461

1,002675846

1,00437429579

1,00550314

1,006137856

1,006467493868

1,006632302

C

0,5971538

0,5979606

0,5985064

0,5988138

0,5989732

0,5990527

0,5990917

1

1

1

1

1

1

1

Kп

1,000484233

1,003003736

1,002305816806

1,002003505652

1,001864832633

1,001799508902

1,001768347

е

0,982731367

0,982685538

0,982641106286

0,98261113173

0,982594124838

0,9825852482

0,982580799

B

0,0248908

0,0431445

0,055196

0,0619384

0,0654304

0,0671738

0,0680291

д

0,638401

0,3732205

0,1981436

0,1001941

0,049464

0,0241359

0,0117105

 

8 опыт

9 опыт

10 опыт

11 опыт

12 опыт

13 опыт

14 опыт

15 опыт

в

0,3395479

0,3400396

0,3402771

0,3403917

0,3404471

0,3404738

0,3404867

0,3404929

E

1,006713209

1,006752578823

1,006771655157

1,006780879565

1,006785335643

1,006787487

1,006788525

1,006789027211

C

0,5991107

0,5991199

0,5991244

0,5991265

0,5991275

0,599128

0,5991283

0,5991284

1

1

1

1

1

1

1

1

Kп

1,001753391

1,001746192649

1,001742722949

1,001741049423

1,001740241976

1,001739852

1,001739664

1,001739573546

е

0,982578612

0,982577548011

0,98257703197

0,982576782402

0,982576661834

0,982576603

0,982576575

0,982576561947

B

0,0684452

0,0686468

0,0687442

0,0687913

0,068814

0,068825

0,0688303

0,0688329

д

0,0056663

0,0027381157

0,001322281

0,0006384

0,00030813231

0,0001487

0,0000718

0,0000346

Так как приведенное выше неравенство выполняется (0.0000346<0.00005), то найденные значения считают окончательными.

19. Проверяем выполнение условия

.

Так как для диафрагм с фланцевым способом отбора давления

,

.

Условие выполняется.

20. Определяем диаметр отверстия в рабочих условиях d по выражению из пункта 12:

м.

21. Вычисляют диаметр отверстия сужающего устройства при температуре 20 :

м.

22. Вычисляют значение массового расхода, соответствующего наибольшему перепаду давлений на сужающем устройстве :

.

23. Проверяют выполнение условия

,

,

.

Условие выполняется.

24. Выбирают толщину диска диафрагмы по формулам прил. 6 [1]

МПа, Ey=1.623·1011 Па.

Максимальное значение толщины диска должно удовлетворять условию

,

где - диаметр отверстия трубопровода в рабочих условиях, м.

м.

.

.

Значения величин и находят по выражениям

,

.

Значения коэффициентов и , входящих в формулу, находят по выражениям

.

Минимальное значение толщины диска должно удовлетворять следующим условиям

;

,

где - наибольший перепад давлений на сужающем устройстве, Па;

- предел текучести материала диафрагмы при рабочих условиях,

- относительный диаметр диафрагмы.

Приняла мм.

25. Выбирают длину цилиндрической части отверстия диафрагмы e в пределах

.

.

Приняла мм.

26. Угол наклона образующей конуса к оси отверстия диафрагмы выбирают в пределах .

Приняла

27. Остальные размеры диафрагмы выбираются в зависимости от типа.

Для диафрагм с фланцевым способом отбора давления расположение отверстий приведено на рисунке б. Расстояние l1 измеряют от входного торца диафрагмы, а расстояние l'2 - от выходного торца диафрагмы.

Значения l1 и l'2 могут находиться в следующих пределах:

(25,4 ± 0,5) мм при в > 0,6 и D < 0,15 м;

(25,4 ± 1) мм в остальных случаях.

l1=26,4 мм, l'2=26,4 мм.

Осевая линия отверстия должна пересекаться с осевой линией ИТ под углом 90° ± 3°.

Кромки отверстия в месте выхода в ИТ должны быть заподлицо с внутренней поверхностью ИТ и насколько возможно острыми. Для ликвидации заусенцев на внутренней кромке отверстия допускается ее притупление радиусом не более одной десятой диаметра отверстия. Не допускаются какие-либо неровности на внутренней поверхности отверстия и на самом ИТ вблизи от отверстия.

Диаметр отверстий должен быть не более 0,13 D и не более 13 мм. Приняла диаметры отверстий равными 10 мм.

При выборе диаметра отверстия необходимо исключить возможность его засорения.

Оси отверстий до и после диафрагмы рекомендуется располагать в одной осевой плоскости.

Поверхность входного торца диафрагмы (см. рисунок 1) должна быть плоской. Неплоскостность поверхности входного торца диафрагмы определяют перед ее установкой.

Уклон, характеризуемый отношением НД/lД, должен удовлетворять условию:

Если l = D, то

2HД/(D - d) < 0,005.

В таблице 1 (ГОСТ 8.586.2-2005) приведены наибольшие допускаемые значения HД в зависимости от D и в при l = D.

При в=0,3405 и D=0,35213 м, НДmax=0,58109·10-3 м.

Примем НД= 0,55·10-3 м, lД=0,116115 м.

Выводы по курсовой работе

В ходе курсовой работы была рассчитана стандартная диафрагма с фланцевым способом отбора давления.

Расчет стандартной диафрагмы основан на решении уравнения расхода и заключается в определении относительного диаметра отверстия итерационным способом. 

На первом этапе итерационным способом был определён относительный диаметр и вычислено значение массового расхода кг/с.

На втором этапе были рассчитаны необходимые размеры для изготовления стандартной диафрагмы м, м, .

На третьем этапе по найденным размерам был сделан чертеж.

Список литературы

1. Кочетков А.Е., Малкова Е.Л. Расчет стандартной диафрагмы: метод.указания / Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2014.

2. ГОСТ 8.586.2-2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2006. - 43с.

3. ГОСТ 8.586.1-2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей игазов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть5. Методика выполнения измерений. - М.: Стандартинформ, 2006. - 87с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Преобразователи температуры с унифицированным выходным сигналом. Устройство приборов для измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве. Государственные промышленные приборы и средств автоматизации. Механизм действия специальных приборов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.02.2015

  • Общие принципы измерения расхода методом переменного перепада давления, расчет и выбор сужающего устройства и дифференциального манометра; требования, предъявляемые к ним. Зависимость изменения диапазона объемного расхода среды от перепада давления.

    курсовая работа [871,6 K], добавлен 04.02.2011

  • Особенности приведения газов к стандартным условиям. Сущность измерения объема газов. Применимость, достоинства и недостатки различных методов оценки их расхода для коммерческого учёта. Устройство расходомеров различных конструкций и их сравнение.

    курсовая работа [237,4 K], добавлен 06.04.2015

  • Методика выполнения измерений. Особенности оценки объема и расхода газа с помощью сужающих устройств. Турбинные и ротационные счетчики газа. Узлы коммерческого учета. Принцип действия квантометра. Основы статистической обработки результатов измерений.

    курсовая работа [341,5 K], добавлен 06.04.2015

  • Расчет потерь напора на трение в данном отрезке трубы, потерь давления на трение в трубах в магистралях гидропередачи, при внезапном расширении трубопровода. Определение необходимого диаметра отверстия диафрагмы, расхода воды в трубе поперечного сечения.

    контрольная работа [295,2 K], добавлен 30.11.2009

  • Классификация складов. Технологическая схема загрузки бункеров скребковым транспортером, направления ее автоматизации. Расчет измерительных схем автоматических электронных потенциометра и сужающего устройства расходомера по переменному перепаду давления.

    курсовая работа [5,2 M], добавлен 25.10.2009

  • Расчёт рабочих, геометрических параметров и выбор насоса, типоразмеров элементов гидропривода. Определение расхода рабочей жидкости проходящей через гидромотор. Характеристика перепада и потерь давления, фактического давления насоса и КПД гидропривода.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.06.2011

  • Анализ технологического объекта как объекта автоматизации. Выбор датчиков для измерения температуры, давления, расхода, уровня. Привязка параметров процесса к модулям аналогового и дискретного вводов. Расчет основных параметров настройки регулятора.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 04.09.2013

  • Проект теплоснабжения промышленного здания в г. Мурманск. Определение тепловых потоков; расчет отпуска тепла и расхода сетевой воды. Гидравлический расчёт тепловых сетей, подбор насосов. Тепловой расчет трубопроводов; техническое оборудование котельной.

    курсовая работа [657,7 K], добавлен 06.11.2012

  • Современные требования к приборам для измерения расхода жидкости. Камерные преобразователи расхода без движущихся разделительных элементов. Схема зубчатого счетчика с овальными шестернями. Камерный преобразователь расхода с эластичными стенками.

    реферат [1,4 M], добавлен 19.12.2013

  • Измерение расхода жидких и газообразных энергоносителей. Критерии классификации расходомеров и счетчиков. Погрешность измерения расхода у меточных расходомеров. Принцип работы приборов с электромагнитными метками. Метод переменного перепада давления.

    курсовая работа [735,1 K], добавлен 13.03.2013

  • Выбор посадок для гладких цилиндрических соединений. Определение комплекса контрольных параметров зубчатого колеса по требованиям к точности его изготовления. Расчёт и выбор посадок для соединений с подшипником качения. Обработка результатов измерения.

    курсовая работа [113,7 K], добавлен 29.11.2011

  • Влияние внедрения автоматизированного контроля технологического процесса производства вареных колбас на качество продукции и надежность работы технологических линий. Подбор манометра для измерения избыточного давления и датчиков контроля температуры.

    доклад [12,6 K], добавлен 04.10.2015

  • Основные условия предварительного выбора гидродвигателей. Расход рабочей жидкости гидромотора аксиально поршневого нерегулируемого. Расчет и выбор трубопроводов. Уточнение параметров и характеристик объемного гидропривода, расчёт теплового режима.

    курсовая работа [157,3 K], добавлен 27.06.2016

  • Средство измерения и его метрологические характеристики (диапазон и погрешность измерений). Расчет и выбор посадки с натягом. Выбор стандартной посадки. Проверка выбора посадки. Расчёт усилия запрессовки при сборке деталей и запасов прочности соединения.

    контрольная работа [39,9 K], добавлен 05.03.2010

  • Канал регулирования соотношения компонентов топлива и суммарного расхода. Метод измерения комплексного сопротивления мостовой измерительной схемы датчика расхода топлива. Разработка схемы электрической принципиальной, ее описание. Расчет усилителей.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 13.11.2015

  • Материальный расчет абсорбера, плотность и массовый расход газовой смеси на входе в аппарат, расход распределяемого компонента и инертного вещества. Определение диаметра, высоты абсобера, характеристика стандартной тарелки. Гидравлический расчет колонны.

    курсовая работа [105,2 K], добавлен 06.05.2010

  • Описание тепловой схемы промышленной электростанции. Распределение регенеративного подогрева питательной воды по ступеням и определение давлений из отборов турбины. Составление тепловых балансов по ПВД и определение расхода пара из отборов турбины.

    курсовая работа [606,6 K], добавлен 07.08.2013

  • Выбор температурного режима хладагента в испарителе. Построение холодильного цикла, расчёт хладопроизводительности, определение параметров хладагента в узловых точках цикла. Определение расхода электроэнергии. Подбор компрессоров низкого давления.

    курсовая работа [117,9 K], добавлен 08.12.2013

  • Автоматизация режима пропаривания в ямной камере. Регулирование температуры при тепловлажностной обработке железобетонных изделий. Аппаратура для измерения давлений и разрежений. Устройство контроля расхода топливной смеси. Расчет ленточного конвейера.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 07.02.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.