Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Емкость в воздухе1 м измерительной части уровнемера С и .п=240 пФ; емкость 1 м компенсационной части (?к.п = 860 пФ. Показания вторичного прибора пропорциональны отношению Ся/Ск, где Си — емкость измерительной частипреобразователя, Ск — емкость компенсационной части. Диэлектрическая проницаемость изменяется с изменением температуры на 0,2 %/К.Оцените относительное изменение показаний прибора, вызванноеувеличением температуры жидкости на 25 °С при максимальном уровне.4.22.
Следует ли производить переградуировку следящего радиоизотопного уровнемера, если он был отградуирован на воде, а затем возникла необходимость измерять уровень жидкого хлора?4.23. На рис. 4.15 представлена схема буйкового уровнемера.Рассчитайте плечо I подвеса буйка уровнемера, предназначенногодля измерения уровня в сосуде под давлением в интервале —250-™-H-f-250 мм относительно номинального значения. Плотность жидкостир ж = 1300 кг/м3, средняя объемная плотность буйка рб=2000 кг/м3, диаметр буйка D=20 мм, максимальное перемещение заслонки относительно сопла х=0,1 мм, расстояние от сопла до точки опоры а=20 мм, расстояние от точки опоры до уравновешивающей пружины 6=100 мм,упругость пружины Ц7=20 Н/мм, начальная сила натяжения пружиныi r o=10 Н.
Расстояние от точки опоры до места подвеса буйка / можетустанавливаться в предел'ах от 0,2 до 1,5 м.ГлавапятаяИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДАРасход жидкостей, газов и пара является одним из важных показателей многих технологических процессов. Практически все методы измерения расхода, применяемые в промышленных и лабораторных установках, достаточно подробно рассмотрены в [15].
Отметим некоторые«особенности наиболее распространенных методов измерения расхода.Перепад давления Ар, образующийся в комбинированной напорнойтрубке, равен динамическому напору. Скорость v, соответствующая этому перепаду, определяется из уравненияv = &т I /,Vргде /гт — коэффициент трубки (для правильно изготовленных трубок'близок к единице).Напорные трубки измеряют скорость в конкретной точке сеченияпотока. Поэтому для определения расхода необходимо знать соотношение между местной скоростью v и средней скоростью и с , которое определяется распределением скоростей по сечению трубопровода.
При осе«имметричном потоке распределение скоростей определяется числомРейнольдеа Re и степенью шероховатости трубы. Установлено [15], чтов широком диапазоне чисел Re от 4-Ю3 до 3-Ю6 v/vc= 1 ±0,005 на расстоянии 0,762 R от центра трубы. При ламинарном режиме это отношение имеет место на расстоянии 0,707/? от центра трубы, где R — радиуструбы.В настоящее время наиболее распространенным в промышленности.
методом является измерение расхода с помощью сужающих устройств.Правила применения и расчета сужающих устройств регламентированы [16].Взаимосвязь между объемным Q0 или массовым QM расходом и перепадом Ар на сужающем устройстве определяется уравнениямирасхода:Q0 = aeF 0 1/. — Ар ;ГPQM = a&Fu VlpAp ,где F0— площадь отверстия сужающего устройства, м3; р — плотностьизмеряемой среды перед сужающим устройством, кг/м 3 ; а — коэффициент расхода; е — поправочный множитель на расширение измеряемойсреды.Коэффициент расхода а зависит от относительной площади (модуля) сужающего устройства т и числа Рейнольдса Re. При Re>Re r pа слабо зависит от Re и в основном определяется значением т.
Действительный коэффициент расхода а определяется через исходный а и поформуле (для промышленных расходомеров)где km — поправочный множитель на шероховатость трубопровода;kn — поправочный множитель на притупление входной кромки диафрагмы (для сопл /гл = 0).При использовании этого метода измерения часто имеют место погрешности, вызванные несоответствием расчетных и действительных значений параметров в уравнениях расхода. Например, при отклонении• температуры среды t от расчетной tp изменяется плотность среды, чтовызывает изменение показаний расходомера.
Для сухого газа новоезначение плотности р определяется через плотность р н при нормальныхусловиях по формулеР = Рн— ,ряТкгде р и Г — действительное давление и абсолютная температура среды;р я и 7'н — параметры среды при нормальных условиях; к — коэффициент сжимаемой среды, определяемый по [16].Для жидкости плотность р при температуре t может вычислятьсяпо формулеp = ppli-B(*--fp)bгде рр — плотность жидкости при расчетной температуре / р ; (3 — средний коэффициент объемного теплового расширения жидкости в интервале температур от tp до t.Средняя квадратическая относительная погрешность измерения расхода показывающим дифманометром определяется по формуле°Q = У< + °l + °\Re + ^р/4 + а£- .Составляющие подкоренного выражения определяются по [16].Электромагнитные расходомеры применимы для измерения расходаэлектропроводящих сред. Поэтому они не могут быть использованы для .измерения расхода газов, нефтепродуктов, масел и других непроводящих сред.
Конструкция измерительного преобразователя расходомерапрактически не изменяет форму и сечение трубопровода и поэтомуможет широко использоваться для измерения загрязненных жидкостейи пульп. Это один из немногих методов, позволяющих измерять расходыжидких металлов.Ультразвуковые расходомеры позволяют измерять расход без непосредственного контакта с измеряемой средой.
Этот метод пока применяется только для измерения расхода жидкостей. Схема ультразвукового расходомера достаточно сложна. Поэтому они пока не нашлиширокого применения в промышленности.Некоторое распространение получили тепловые расходомеры (калориметрические, термоанемометрические), работа которых основана назависимости теплообмена между нагреваемым элементом и потокомот скорости (расхода) измеряемой среды.5.1. Какие единицы измерения приняты для расхода в системе СИи как они связаны между собой?5.2.
По трубе диаметром D=100 мм движется поток жидкости сосредней скоростью ис = 1,5 м/с.Определите массовый расход жидкости, если ее плотность р ==990 кг/м3.5.3. В трубе с движущимся потоком установлены две напорныетрубки (рис. 5.1).Какое давление (статическое, динамическоеили полное) установится в каждой из этих трубок и чему будет равна разность этих давлений?5.4. Для условия задачи 5.3 определите, какбудет изменяться давление в напорных трубкахпри изменении скорости потока при неизменномстатическом давлении?5.5. Определите перепад давления, создаваемый напорными трубками, если поток воды движется со скоростью 0,1 м/с, плотность воды р == 985 кг/м3, коэффициент трубки &т=0,97.5.6. Определите расход дымовых газов через цилиндрический трубопровод, если перепад давления на напорной трубке Др=50 кгс/м2.Диаметр трубопровода D=200 мм, коэффициент трубки &т=0,98,плотность газов р=0,405 кг/м3.
Трубка установлена на расстоянии23,8 мм от стенки трубопровода. Кинематическая вязкость газов v ==93,6-Ю- 6 м 2 /с5.7. Какие сужающие устройства называются стандартными и прикаких условиях возможно их применение для измерения расхода?5.8. Возможно ли измерение расхода воды в трубопроводе диаметром 30 мм с помощью диафрагм?5.9. Чем определяются значения коэффициентов расхода и могутли они изменяться в процессе эксплуатации?5.10. При установке диафрагмы в трубопроводе предполагалось,что номинальный расход среды составляет 230 т/ч, диафрагма быларассчитана на QMaKC=250 т/ч, а дифманометр — на Др М акс=4 кПа.
Однако в процессе эксплуатации выяснилось, что расход среды будет равен 380 т/ч. Сменить диафрагму не представляется возможным.Подберите дифманометр, с помощью которого можно было бы измерить расход 380 т/ч.5.11. Расход воды в трубопроводе диаметром Z) = 80 мм измеряетсябронзовой диафрагмой с отверстием диаметром d=58 мм. Температура воды 150 °С, давление воды 2 МПа, перепад давления на диафрагме0,04 МПа.Определите, как изменится действительное значение расхода, еслитемпература воды станет 20 °С.
Диаметр трубопровода, коэффициентрасхода и перепад давления на диафрагме считаем неизменными k' _==1,0023.5.12. Сопло Вентури (длинное) используется на насосной станциив схеме регулирования расхода воды. Относительная площадь соплат = 0,25. Автоматический регулятор поддерживает постоянным перепаддавления на сопле, равный 35 кПа. Расчетная температура воды 20 °С,однако в дневное время температура воды поднимается до 27 °С, а вночное время опускается до 10 °С.-*Определите, на сколько процентов будет увеличиваться или уменьшаться действительное значение расхода в дневное и ночное время.Давление воды 0,6 МПа.5.13. Через диафрагму, установленную в трубопроводе, протекаетсернистый газ, расходные характеристики для которого были полученыпри нормальных условиях: /Н = 20°С, рв = 101,322 кПа и влажности<рн = 0.
Однако в реальных условиях / = 25°С, Р=0,13 МПа и ф = 30%.Определите поправочный коэффициент для пересчета показанийрасходомера на нормальные условия.5.14. Через трубопровод поступает газовая смесь с содержаниемвлаги <р = 80 %. Измерение объемного расхода газа осуществляется су- .жающим устройством.Определите допускаемые колебания влажности газа, при которыхпогрешность измерения расхода, вызванная изменением влажности, непревышала бы ± 1 %.Температура газа /==Ti0°C, абсолютное давление газа р=0,2МПа.Состав газовой смеси принять следующим: СО — 6,8%; Н 2 — 5 7 % ;СН4 - 22,3 %; С2Н4 — 0,9 %; С2Н6 - 0,9 %; С3Н8 - 0,9 %; H2S - 0,4 %;С0 2 — 2,3 %; 0 2 — 0,8 % и N2 — 7,7 %.5.15. Расход воды, протекающей по трубопроводу .0 = 200 мм, составляет Q M =100 т/ч.
Относительная площадь диафрагмы т = 0,5, давление воды р = 10 мПа, температура / = 200 °С.Определите значение перепада давления на сужающем устройстве.5.16. Для условия задачи 5.15 определите потерю давления на сужающем устройстве.5.17. Изменится ли потеря давления, если для условий задачи(5.15) вместо диафрагмы использовать сопло с тем же значением т.5.18. По трубопроводу протекает вода при р=100 кгс/см2 и / ==200°С.
Предельный расход воды Q Mn =100 т/ч. Диаметр трубопроводапри / = 2 0 °С D 20 =200 мм. В трубопроводе установлены диафрагма исопло. Относительные площади их таковы, что при указанном расходеперепад давления на обоих сужающих устройствах одинаков и равен400 кгс/м2.Имеет ли в этом случае какое-либо из указанных сужающих' устройств преимущество (на трубопроводе перед сужающими устройствами установлены колена)?5.19. Определите массовый расход воды через трубопровод D == 100 мм с учетом коэффициента коррекции на число Рейнольдса, еслирасход измеряется диафрагмой с т = 0,6. Верхний предел измерениярасходомера 10 т/ч, показание расходомера 4 т/ч, параметры воды:р = 5 МПа: /=100"С.5.20.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
