Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Расчетами также легко установить, что измерение скорости воздуха и газов по перепаду на напорных трубках из-заих небольшой плотности практически возможно только для скоростейв несколько десятков метров в секунду.<^05.б\)Для определения объемного расхода Qo или массового расхода QM нужно определить среднюю по сечению скорость потока ve.ТогдаjtD2этО2QQ~vG——;QM-=vc——p.В нашем случае д„=о,97Для определения vc определяем сначала скорость газового потокаv в месте установки трубки. Для этого можно использовать зависимостьперепада давления на напорной трубке от скорости потока-. f 2кр-, Г 2-50-9,81—Г--\/о ' " = 49,71 м/с.Vk^pV0,98-0,405Распределение скоростей в потоке (характер изменения отношенияместной скорости v к средней vc) является функцией числа Рейнольдса Re:,i/vD ) 49,71-0,2/ Re =t= —:= 10,62-104.v=\/Отношение расстояния трубки от центра трубы г к радиусу трубы Rг4 0 0 — 23,8— =— = 0,762.R100Согласно [15] при JRe—4-103-^-3- 10е в точке сечения на расстоянии0,762 от центра местна5Гскорость равна средней скорости по сечению.Следовательно, vc = 49,71 м/с.
Таким образом, объемный расходя£>23,14-0,2 2Q = у сь= 49,71 —— = .1,56 м 3 /с."44CQ5/7J Стандартным сужающим устройством называется сужающееустройство, удовлетворяющее ряду требований [15, 16], благодаря чемувозможно изготовлять и применять такие устройства по результатам .расчета без индивидуальной градуировки. При этом должны соблюдаться следующие условия измерения:диаметр трубопровода должен быть не менее Амин; О м и н = 50 импри использовании для измерения расхода газов или жидкостей диафрагм или при использовании для измерения расхода газов сопл; DM„H == 30 мм при измерении расхода жидкостей с использованием сопл;измеряемая среда должна заполнять все сечения трубопровода до ипосле сужающего устройства;поток должен быть установившийся и однофазный.05.8. Принципиально возможно.
Для трубопроводов диаметром менее Дчиа сохраняется общий вид зависимости между расходом и'перепадом Q=K~yr Ар, но для стандартных сужающих устройств при D »>Ачин численное значение коэффициента К может быть определенорасчетным путем [16], в то время как при D<DNan коэффициент К расчетным путем определить нельзя, он определяется экспериментальнодля каждого сужающего устройства (поэтому такие устройства называются нестандартными).05.9. Коэффициенты расхода зависят от типа и относительной площади сужающего устройства т, а также от числа Рейнольдса Re..С возрастанием Re его влияние на расходный коэффициент уменьшается,и при значении Re>ReMHH) (для каждого типа и относительной площади сужающего устройства свое значение ReMiin) коэффициенты расхода можно считать постоянными.
Однако при расходах, когда Re<ReMHH,значения коэффициента расхода будут изменяться с изменением расхода. Кроме того, при R e > R e M M значения коэффициента расхода могутизменяться при изменении шероховатости стенок трубопровода и остроты входной кромки.05.10. Расчетное уравнение расхода имеет видОтносительная погрешность измеренияОпределим pi и р2 для воды при р = 2 МПа; #i = 20 °С и f2 = 150°C.Из табл.
П.33 k' =1,0023; pi = 999 кг/м3; р2 = 917,8 кг/м3.Подставив значения, определим относительную погрешность1где К — постоянный для данной диафрагмы коэффициент,у =_0макс_==_250_=3-953_г^;КДрмаксПа1'2К4000,/!_При расходе 380 т/ч перепад на данной диафрагмеД-/ Q \2/ 380 \2И1Нз-Жз)=9241Па-Согласно [16] дифмаиометр должен иметь верхний предел измерения, возможно близкий к расчетному значению Ар=9241 Па. Следовательно, для измерения расхода 380 т/ч следует выбрать дифманометрс верхним пределом измерения Ар' =10 000 Па. При этом максимальный расход, который можно будет измерить этим расходомером,Смаке = * К Д Р м а к с =3QQO!. 1 / _ ^ Z - = ! _ 1 0386 =—0,0386, или 6 = 3,9%..
1,00232 V 917,8Ошибка большая, поэтому расходомеры должны .работать при расчетных условиях или в их показания должны вводиться поправки наизменение параметров измеряемой среды.05.12. Рассмотрим уравнение массового расходаб==QM = a e / ^ V ^ A p p .. Очевидно, все параметры, кроме плотности р, можно считать постоянными, поэтому между расходом Q p при исходной температуре/Р = 20°С и расходами Qi при /i = 27°C и Q2 при £2 = 10°С устанавливается следующая взаимосвязь:Относительные погрешности- 9 5 3 К 1 0 000 = 395,3 т / ч .05.11.
Рассмотрим общее уравнение массового расхода для несжимаемой жидкетиQu=aF0V~2&pp.По- условию задачи все параметры, входящие в уравнение, остались постоянными, кроме Fo и р.При fi = 20 c C расход Qi будет следующим образом связан с диаметром отверстия di и "плотностью воды pi:Qx=Плотность при различных температурах и давлении 0,6 МПа определяем из [16] или табл. П.33:р р == 998,4 кг/м 3 ;р± = 996,64 кг/м 3 ;р 2 = 1000 кг/м 3 .Окончательно>4-y1|f) ioo - +M9!,,;а~1-й1\/Г2Арр1.Аналогично при температуре воды £2 = 150°СQ2 = а — d\ K 2 A рр 2 •ПолучаемQi = Qz I A)05.13.
Плотность сухого сернистого газа при нормальных условиях2i/H= Q2 _L_i/H .[16]Рн = 2,727 кг/м 3 .Плотность сухого сернистого газа в рабочих условиях при р == 0,13 МПа и £ = 25 "С определяется из выражения [16]щенного пара при температуре t). В нашем случае Рв.п.м=Рн.п=3,167кПа и рв.п.м=рв.п=0,02304 кг/м3 [16], поэтому3'- (0,13- 10е — 0,3-3,167-10) 293 г> Н о, „:p,, vг = 2 - 7 2 7 - L j• :—••= 3 , 4 1 8 кг/м 3 ;Р(5"1,01325-10 -298-0,997-р в-п = 0,3-0,02304 = 0,0070 кг/м 3 ,и тогдарТаPa 'kгде k — коэффициент сжимаемости газа,&'= 1,023 — отношение действительной плотности газа при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа к расчетной плотности газа в томже состоянии, найденной по законам идеального газа [16];р д = 3 , 4 1 8 + 0,007 = 3,425 кг/м 3 .Уравнение объемного расхода имеет вид'k0 = pv/RT,где v =1/р — удельный объем газа при р и Т; R — газовая постоянная.Для р=0,1013 МПа и Г=273 К а =1/2,927 м3/кг иЯ=8314,377— =МQo = а^от [ 2АрI / —— .Полагая в нашем случае, что'е остается неизменным, как и в 05.12,определяем8314,3" ' = 129,8 Дж/(кмоль • К),04,UOгде М — молекулярная масса.Следовательно,.
0,1013-Ю 8 .k°~ 129,8-273-2,927 = ° '- k=1,023-0,977= 0,999.;Действительное значение плотности влажного газа в рабочем состоянии определяется из формулыРд = Рс.г + Рв.п>где рс.г —плотность сухой части влажного газа при давлении р и температуре £; рв.и — плотность водяного пара при его парциальном давлении и температуре i;—(р —'ФРв.п.м) ТнРс.г —рн„,;pHTkрв.им — наибольшее во :,:ожное давление водяного пара во влажном газе при температуре t; k — коэффициент сжимаемости смеси;Рв.п = ФРв.п.м',Рв.п.м — наибольшая возможная плотность водяного пара во влажном газе при давлении р и температуре t.Если температура газа не превышает температуру насыщения водяного пара / н п , соответствующую рабочему давлению р, то рв.п.м=ра.пи Рв.п.м=/?н.п (рн.п и рн.п — соответственно плотность и давление насыТаким образом, для определения действительного расхода нужнопоказание расходомера умножить на 0,892.05.14.
Изменение влажности газовой смеси изменяет . плотностьсмеси,, что в свою очередь вызывает погрешность измерения расхода.В связи с этим для оценки допускаемых колебаний влажности газа необходимо оценить возможные плотности газа и связанную с этим погрешность. Для этого определяем плотность компонентов газовой смесив нормальных условиях р н =0,1013 МПа, £ Н =20°С:' .'р н (СО) = 1,165 кг/м3; р н ( Н 2 ) = 0,0837 кг/м3;р н (СН4) = 0,6679 кг/м 3 ; р н (С2 Н4) = 1,174 кг/м 3 ;Рн (С2Нв) = 1,263 кг/м 3 ; р н (С3Н8) = 1,872 кг/м 3 ;, р н (H2S) = 1,434 кг/м 3 ; р н (С0 2 ) = 1,842 кг/м 3 ;, Рн (0 2 ) = 1,331 кг/м 3 ; р н (N2) = 1,166 кг/м 3 .Плотность газовой смеси в нормальных условияхkРн=2-i ai P-11''1=1где fli — объемная доля компонента в смеси (в долях единицы); p Hi —плотность компонента.р н = 0,068-1,165 + 0,57-0,0837 + 0,223-0,6679 + 0,009 -1,174 ++ 0,009-1 ^263 + 0,009-1,872+ 0,004-1,434 + 0,023-1,842 ++ 0,008-1,331+0,077-1,166 = 0,4632 кг/м 3 .Плотность влажного газа в рабочем состоянии вычисляется поформулеТаким образом, изменение влажности газа от 0 до 100 % вызываетизменение плотности, не превышающее ± 2 % расчетного значения, иизменение влажности от 30 до.
100% вызывает погрешность не более 1 %.05.15. Для определения перепада давления преобразуем уравнениемассового расхода [16]Р = Рс.г + Рв.пДля того чтобы определить плотность влажного газа, необходимознать коэффициент сжимаемости смеси к. Коэффициент сжимаемостигазовой смеси определяем по [16], /г с м ~1Определим значения рв.п.макс и рв.п макс для избыточного давленияр = 0,1 МПа и г=30°С по [16]:Рв.п.макс = 0,03205 кг/м 3 ;ОпределяемРс.г= 0.4632=^P._Qc-.дрв.п.макс = 0,00458 МПа.1 = =-i/"_Pa._У Рр^= °' 4 0 3 2 -0,1013-303-1ос = а и й ш й п .По [16] kmkn= 1,0056.Следовательно, a=0,698. Окончательно= °' 8 6 4 11.0,8937 (1 - 0 , 0 2 ) < р д < 0,8937 (1 + 0 , 0 2 ) ;0,876 < р д < 0,912.
.Оценим плотность при ср=100 %:293(0,2 — 0,00458)Л п„кг/м3;АР293-0 2^- 0 ' 4 6 3 2 -о,1013.зоз-1 = 0 - 8 8 4 3 к г / м 3 ;Рв.п = 0; р = 0,8843 кг/м3.100-103\2КГС/м2= 3'69^05.16. Потеря давления определяется по [16]. Для диафрагмы прит=0,5 р п /Др=0,48. При Др = 376 кгс/м2 р п = 0,48-376= 180,5 кгс/м 2 == 1,77кПа.Об. 17. Для сопл коэффициент расхода больше, чем для диафрагмс тем же значением т. Поэтому при одинаковых расходах перепад давления на сопле будет меньше. Кроме того, согласно [16] рп/Ар у соплменьше. Отсюда ясно, что потеря давления при использовании соплменьше. Чтобы произвести количественное сравнение, произведем расчетдля сопла, аналогичный по расчетам в 05.15 и 05.16:р в п = 1-0,03205 = 0,03205 кг/м ;Оценим значение плотности при ср = 0 %:/= ШУ (0,01252-0,698-1-0,5-20оО = 3 7 5 ' 9 73р = 0,8641 +0,03205 = 0,8962 кг/м 3 .Yа и = 0,6937.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
