Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Расчет сужающего устройства

Расчет сужающего устройства

Описание конструкции неподвижного сужающего устройства трубопровода как прибора измерения давления и скорости движения вещества в магистрали. Фланцевый способ отбора перепада давления для диафрагм, обоснование размеров и расчет сужающего устройства.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.01.2019
Размер файла 568,5 K
рефераты на заказ со скидкой

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/

9

Курсовой проект

по предмету Технологические измерения и приборы

на тему "Расчет сужающего устройства"

Введение

Расходом вещества обычно называют количество вещества (массы объема), проходящее через определенное сечение канала (трубопровода) в единицу времени.

Единицы измерения расхода могут быть объемные (м3/ч, м3/мин) и массовые (кг/ч, т/ч).

Действие приборов для измерения расхода основано на измерении скорости прохождения потока через данное сечение трубопровода. В зависимости от принципа действия приборы для измерения расхода вещества можно разделить на следующие группы:

расходомеры переменного перепада давления;

расходомеры постоянного перепада давления;

электромагнитные расходомеры;

тахометрические расходомеры;

ультразвуковые расходомеры .

При измерении расхода наибольшее распространение получил метод, переменного перепада, осуществляемый при помощи сужающего устройства постоянного сечения.

Метод измерения расхода по перепаду давления на сужающих устройствах (СУ) основан на зависимости перепада давления на неподвижном сужающем устройстве, устанавливаемом в трубопроводе, от расхода измеряемой среды. Создаваемый перепад давления измеряется преобразователем разности давлений. Такой метод используется для измерения расхода пара, газа и жидкостей в трубопроводах диаметром свыше 300 мм.

Широкое распространение получили стандартные сужающие устройства - диафрагмы, сопла, сопла Вентури. Такие СУ нормализованы и могут применяться в комплекте с преобразователями разности давлений по результатам расчета без индивидуальной градуировки. При этом в процессе установки и эксплуатации сужающих устройств должны соблюдаться требования к месту установки сужающих устройств.

При выборе места установки сужающего устройства (СУ) необходимо, чтобы участки трубопровода до и после СУ были прямыми, так как различные местные гидравлические сопротивления (колена, тройники, вентили, задвижки) приводят к искажению профиля скоростей по сечению потока и, следовательно, влияют на коэффициент расхода. Поэтому проверяют соблюдение требований к установке СУ - достаточность длины прямых участков трубопроводов перед СУ L1 и L2.

При измерении расхода вязких жидкостей, загрязненных жидкостей и газов, а также при малых значениях числа Рейнольдса используются специальные СУ - сдвоенные диафрагмы, сопло с профилем в четверть круга, сегментные диафрагмы и др.

Измерительную информацию в расходомерах переменного перепада давления получают на сужающем устройстве 1, устанавливаемом в трубопроводе 2 и являющемся измерительным преобразователем. Простейшее дросселирующее устройство в форме диафрагмы с концентрически расположенным центральным отверстием устанавливается поперек течения потока. В месте сужения происходит изменение характера движения среды, скорости v и статического давления р вдоль стенки трубопровода, которое представлено на рисунке 1. Поток, движущийся по трубопроводу со скоростью V1, сужается от полного сечения трубопровода F1 (сечение I-I) до сечения отверстия дросселирующего устройства F0 и вследствие инерции струи до максимального сужения F2 в сечении II - II/ Соответственно средняя скорость V1 возрастает до максимального значения V2/ в месте наибольшего сужения струи, которое наблюдается благодаря инерции струи и наличию поперечных сил на некотором расстоянии от дросселирующего устройства. Перепад Др' наблюдается в пристеночной области сужающего устройства, а Др - в сечениях I и II.

Безвозвратная потеря давления рп характеризует диссипацию энергии потока в месте сужения.

Рисунок 1 - Схема установки сужающего устройства и изменение давления р и скорости V в трубопроводе

Расчет массового расхода для несжимаемых сред производится по выражению:

,

Объемного:

Ранее произведение СЕ называлось коэффициентом расхода .

При измерении расхода газа, пара, воздуха их плотность после СУ снижается, объем увеличивается. При этом получается завышенное значение перепада, а следовательно, и расхода, для компенсации этого эффекта вводится коэффициент,меньший единицы и называемый коэффициентом расширения. Таким образом, расчетные соотношения принимают вид:

для массового расхода сжимаемых сред:

Объемного:

Величина называется коэффициентом скорости входа, f - минимальная площадь проходного сечения СУ, - плотность среды, С - коэффициент истечения (меньший единицы).

Сужающие устройства условно подразделяются на стандартные специальные и нестандартные. Стандартными называются сужающие устройства, которые рассчитаны, изготовлены и установлены в соответствии с руководящим нормативным документом ГОСТ 8.569.1- 97 [24]. К числу специальных относятся стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм. Сужающие устройства, не относящиеся к этим двум группам, называются нестандартными. Градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств определяется с помощью расчетов без индивидуальной градуировки. Этот момент обусловил широкое применение данного метода для измерения расходов воды, пара, газа в трубопроводах больших диаметров. Градуировочные характеристики нестандартных сужающих устройств определяются в результате индивидуальной градуировки.

Этому методу присущи следующие недостатки:

* узкий динамический диапазон, не превышающий трех-пяти при использовании одного дифманометра;

* диаметр трубопровода должен быть более 50 мм, в противном случае необходима индивидуальная градуировка;

* значительные длины линейных участков;

* наличие потери давления.

Измерение расхода с высокой точностью (0,2%) возможно только при использовании стандартных сужающих устройств (нормальные диафрагмы, сопла, трубы Вентури). Нестандартные же сужающие устройства (прямоугольные диафрагмы, сегментные и двойные диафрагмы и т.д.) используют главным образом как индикаторы расхода.

При измерении расходов газов и жидкостей допускается применять как угловой (см. рисунок 3), так и фланцевый способы отбора перепада давления на диафрагмах и угловой способ отбора на соплах, соплах Вентури и трубах Вентури.

Перепад давления при угловом способе отбора следует измерять через отдельные цилиндрические отверстия или через две кольцевые камеры, каждая из которых соединена с внутренней полостью трубопровода кольцевой щелью (сплошной или прерывистой) или группой равномерно распределенных по окружности отверстий (см. рисунок 3,а,б). При применении отдельных отверстий наилучшие результаты обеспечивает установка устройства в обойму.

Кольцевая камера выполняется либо непосредственно в "теле" сужающего устройства, либо в каждом из фланцев (между которыми оно зажимается), либо в специальной промежуточной детали -- корпусе (см. рисунок 3,а-д).

При малых давлениях кольцевая камера может быть образована также полостью трубки, согнутой вокруг трубопровода в кольцо или прямоугольник.

Камерная диафрагма обеспечивает надежное выравнивание давлений до и после неё.

При использовании бескамерных диафрагм импульсы давлений отбирают до и после диафрагмы через просверленные во фланцах и трубопроводах отверстия - фланцевый способ отбора перепада давления (см. рисунок 4).

Рисунок 2 - Основные геометрические размеры стандартных диафрагм

Рисунок 3 - Виды отводов при угловом способе отводов перепада давления для диафрагм

Рисунок 4 - Фланцевый способ отбора перепада давления для диафрагм

давление трубопровод диафрагма сужающее устройство

1. Выбор сужающего устройства и дифманометра

При выборе сужающего устройства необходимо руководствоваться следующими соображениями: потери давления (энергетические потери) в сужающих устройствах увеличиваются в следующей последовательности: труба Вентури, сопло, диафрагма.

При одних и тех же значениях m и Р сопло позволяет измерить больший расход, чем диафрагма, и обеспечивает более высокую точность измерения.

Стоимость изготовления, монтажа нормальных сопел, сопел Вентури значительно выше, чем диафрагм.

При выборе дифманометра следует исходить из того, что дифманометр можно применять для измерения расхода только таких сред, которые указаны в руководстве по эксплуатации данного прибора.

Максимальное рабочее давление в трубопроводе перед сужающим устройством не должно быть больше максимального рабочего давления, на которое расчитандифманометр. Верхний предел измерения дифманометра устанавливают по заданному наибольшему измеряемому расходу Qмах так, чтобы ближайшее значение Qпр было больше значения Qмах или равно ему, при этом следует учитывать, что Q0мах = Q0ном.мах при измерении объемного расхода и Q0мах - наибольший массовый расход при измерении в единицах массы, где:

Q0ном.мах - наибольший измеряемый объемный расход, приведенный к нормальному состоянию (Рном = 1,0332 кгс/см2 и Тном = 293,15К), м3/ч;

Qпр - верхний предел измерений дифманометра.

2. Расчет сужающего устройства

Вариант 15

Тип диафрагмы - камерная

Исходные данные приведены в таблице 1

Таблица 1 Исходные данные

Вариант

15

Тип газа

метан

Наибольший измеряемый расход, приведенный к нормальному состоянию, , м3/час или

16000

Наименьший измеряемый расход, приведенный к нормальному состоянию, , м3/час или кг/час

6000

Температура газа перед сужающим устройством (су),

10

Избыточное давление газа перед су,

12

Барометрическое давление, или

749

Допустимая потеря давления при расходе, равном , Рп.д.,

0,1

Внутренний диаметр трубопровода перед су при

359

Плотность пара в рабочих условиях,

0,6679

Материал трубопровода

Ст 20

Абсолютная шероховатость трубопровода,

0,03

Материал су

12Х18Н10Т

Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты расчета.

№

п/п

Определяемая величина

Расчет

Результат

1

2

3

4

2.Определение недостающих для расчета данных

2.1

Температура вещества перед сужающим устройством,

456,35

2.2

Абсолютное давление среды,

13,019

2.3

Поправочный множитель на тепловое расширение материала трубопровода,

По приложению

1,005

2.4

Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре t -

360,80

2.5

Показатель адиабаты газа,

По приложению

1,31

2.6

Коэффициент сжимаемости газа

По приложению

1,0

2.7

Динамическая вязкость газа, ,

По приложению

16,2·10-6

2.8

Плотность газа в рабочих условиях,

8,406

№

п/п

Определяемая величина

Расчет

Результат

3.Определение минимального перепада давления дифманометра

1

2

3

4

3.1

Допустимая потеря давления ,

0,10

Вспомогательная величина,

8,77

3.2

Наибольший перепад давления в сужающем устройстве,

По приложению

Число m

По приложению

3.3

Проверяем условие

для ,

Условие выполняется

3.4

Число Рейнольдса для диметра

4.Определение параметров сужающего устройства

1

2

3

4

4.1

Коэффициент расширения газа,

0,995

4.2

Вспомогательная величину

0,063

4.3

Относительная шероховатость

0,831

4.4

Верхнюю границу относительной шероховатости

0,09<m 0,13

11,90

4.5

Поправочный множитель на шероховатость -

Условие выполняется

0,361

4.6

Поправка на не остроту кромки

1,013

0,010

1,010

19,390

4.7

Коэффициент расхода диафрагмы,

0,611

4.8

Вспомогательная величина,

0,073

4.9

Относительное отклонение,

16,18

еслито процесс поиска значения продолжается, при этом, если F1>F, то на очередном этапе выбирают величину m2<m1.

4.Определение параметров сужающего устройства при новых параметрах

1

2

3

4

Принимаем , тогда:

0,1039

4.10

Коэффициент расширения газа,

0,995

4.11

Поправка на не остроту кромки,

,

1,011

0,610

4.10

Поправочный множитель на тепловое расширение материала диафрагмы,

По приложению

1,000

4.11

Диаметр отверстия диафрагмы при температуре 200С?

116,07

5. Проверка расчета

5.1

Расход, соответствующий предельному номинальному перепаду давления,

.

15989,50

5.2

Потеря давления -

1101,58

5.2

Отклонение расхода -

0,07

3. Расчет размеров для построения диафрагмы

1. Размер (диаметр отдельного отверстия)при не должен привышать:

2. Толщина h стенки корпуса камеры или длина цилиндрической части отдельного отверстия, отсчитанная от внутренней поверхности трубопровода (фланца, обоймы), должна быть не менее

3. - толщина диска диафрагмы не должна превышать :

4. Длина цилиндрической части отверстия диафрагмы должна находится в пределах

, принимаем

5. Угол скоса ц конической части отверстия диафрагмы должен быть не менее 300, но не более 450.

Принимаем ц=450

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

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.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены