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	D 20
Диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, мм	d 20
Давление газа перед диафрагмой (абсолют.), МПа	Р
Температура газа, °C	t
Перепад давления на диафрагме, кПа
Тип диафрагмы	-	С фланц. Отбором Δ p
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 = D 20 [1+ γ (t − 20)]= 710*[1+0,0000106*10^-6(40-20)]=710.15 мм (1.1)

d = d 20 [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[a_e+10^-3 t b_e-10^{- 6} t² c_e]=10^-6[15,6 + 10^-3*40*8,3-10^{- 6}*40*² *6,5]=390,12*10^-6

γD=10^-6[a_e+10^-3 t b_e-10^{- 6} t² c_e]=10^-6[15,6 + 10^-3*40*8,3-10^{- 6}*40*² *6,5]=0,0000106*10^-6

где а_е, b_e, c_e – 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*0,55^2.1-0,1840*0,55⁸+0,090*0,036*0.55⁴(1-0,55⁴)^-1-0,0337*0,036*0,55³=0,6067

Здесь L 1 = l 1 /D – отношение расстояния от входного торца диафрагмы до оси от верстия для отбора давления перед диафрагмой к диаметру ИТ; L 2 = l 2 /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 R ш, мм. (1.7)

R_ш=0,1 мм

Таблица 4

Материал	Состояние внутренней Поверхности трубопровода	R ш, 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 K ш 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 K п в

Формуле: (1.10)

при d <125 мм вычисляется по формуле (при d ≥ 125 мм K п = 1)\

 

= =1,0547-0,0575*2,7 =0,99

то K п 1

 

где r к – 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 r_н=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:

 

q _m= (q _m∞ KRe)*(K ш′/ K ш)=(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)

ρ_dc=(γ_CO2ρ_CO2+ γ_COρ_CO+ γ_H2ρ_CH2+ γ_CH4ρ_CH4+ γ_N2ρ_CN2)/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 = ρ d + ρп = ρ d + 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 K 1, K 2, K 3 – 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