Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Количество вещества выражают обычно в единицах объема или массы. Единицами объема являкпся кубический метр (м') и литр (л), а массы — килограмм (кг) и тонна (т). Прибор, измеряющий количество вещества, протекающее через данное сечение трубопровода за некоторый промежуток времени (смену, сутки и т, д.), называют счетчиком количества. При этом количество вещества определяется как разность двух последовательных показаний счетчика в начале и конце этого промежутка. Показания счетчика выражаются в единицах объема, а иногда— в единицах массы.
Прибор, измеряющий расход, т. е. количество вещества, проходящее через данное сечение трубопровода в единицу времени— час (ч), называют расходомером. Если прибор, снабженный интегрирующим устройством со счетчиком, служит для одновременного измерения расхода и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком. Объемный расход, обозначаемый через 9„ и массовый расход, обозначаемый через ч/„„выражают в следующих единицах: кубический метр в секунду (м'/с); кубический метр в час (м~/ч); литр в час (л/ч) н килограмм в секунду (кг/с); килограмм в час (кг/ч); тонна в час (т/ч) соответственно, Допускаются единицы, выраженные в объеме или массе, отнесенные к минуте (мин).
Для получения сравнимых результатов измерений расход газа, выраженный в единицах объема, приводят к нормалы|ым условиям. При промышленных измерениях нормальными условиями считаются температура 1„= 20'С, давление Р, =- 1,0332 кгс/см' (101325 Па), относительная влажность гр = 0 (ГОСТ 2939-63). В этом случае объемный расход газа, обозначаемый через ч/„, выражают в м'/ч. Применять неправильное наименование и обозначение единицы Расхода газа, включающее указания условий измерения в нмз/ч (нормальный кубический метр в час), нельзя. Указание на вид измеряемой величины (объемный расход газа при нормальных условиях) должно входить в наименование этой величины (например, (,1,), а не в обозначение единицы величины.
В данном разделе будут рассмотрены метод измерения расхода жидкостей, газа и пара по перепаду давления в сужаюшем устройстве с помощью дифманометра; метод измерении расхода среды напорной трубкой, а также приборы: расходомеры постоянного перепада давления; тахометрические расходомеры и счетчики количества жидкостей, электромагнитные расходомеры, получившие широкое применение в энергетике и других отраслях промышленности. Кроме рассматриваемых в данном разделе находят иногда применение и другие методы измерения расхода 159).
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗА И ПАРА ПО ПЕРЕПАДУ ДАВЛЕНИИ В СУ)КАЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ 14-!. Основы теории и уравнения расхода Общие сведения. Одним из наиболее распространенных и изученных является способ измерения расхода жидкостей, газов и пара в трубопроводах по перепаду давления в сужаюшем устройстве. Сужающее устройство выполняет функции первичного преобразователя, устанавливается в трубопроводе и создает в нем местное сужение, вследствие чего при протекании вещества повышается скорость в суженном сечении по сравнению со скоростью потока до сужения. Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии вызывает уменьшение потенциальной энергии потока в суженном сечении. Соответственно статическое давление в суженном сечении будет меньше, чем в сечении до сужающего устройства. Таким образом, при протекании вещества через сужающее устройство создается перепад давления Ьр = — р,— рв (рис.
14-1-1), зависящий от скорости потока и, следовательно, расхода жидкости. Отсюда следует, что перепад давления, создаваемый сужаюшим устройством, может служить мерой расхода вещества, протекающего в трубопроводе, а численное значение расхода вещества может быть определено по перепаду давления Ьр, измеренному дифманомсгром. В качестве сужающих устройств для измерения расхода жидкостей, газов и пара широко применяют стандартные диафрагмы, сопла и сопла Вентури. В особых случаях измерения расхода находят также применение не нормализованные типы сужаюших устройств. Диафрагма показана на рис. 14-1-1, и и представляет собой тонкий диск с отверстием круглого сечения, центр которого лежит на оси трубы.
Сужение потока начинается до диафрагмы, и на некотором расстоянии за диафрагмой поток достигает минималь- ного сечения. Далее поток пос сечения трубопровода. На рис. ставлена кривая, характеризующ стенки трубопровода; кривая, линией„ характеризует распредел вода. Как видно, давление за диафрагмой полностью не восстанавливается. При протекании вещества через диафрагму за ней в углах образуется мертвая зона, в которой вследствие разности давлений возникает обратное движение жидкости или так называемый вторичный поток. Вследствие вязкости жидкости струйки основного и вторичного потоков, двигаясь в противоположных направлениях, свертываются в виде вихрей. На вихреобразования за диафрагмой затрачивается значительная часть энергии, а следовательно, имеет место и значительная гютеря давления.
Изменение направления струек перед диафрагмой и сжатие струи после диафрагмы имеют незначительное влияние. Как видно из рис. 14-1-1, а, отбор давлений р, и р, осуществляется с помощью двух отдельных отверстий, расположенных непосредственно до и после диска диафрагмы в углах, образуемых плоскостью диафрагмы и внутренней поверхностью трубопровода, Другие способы отбора давлений рт и ра описаны ниже.
Сопло (рис. 14-1-1, б) выполнено в виде насадки с круглым конпентрическим отверстием, имеющим плавно сужающуюся тепепно расширяется до полного 14-1-1, а сплошной линией предая распределение давлений вдоль изображенная штрихпунктирной ение давлений по оси трубопро- Рис.
14.1-1. Характер потока и распределение статического давления при установке в трубопроводе диафрагмы (о), сопла (6) н сопла Нентури (в). часть на входе и развитую цилиндрическую часть на выходе. Профиль сопла обеспечивает достаточно полное сжатие струи, и площадь цилиндрического отверстия сопла может быть принята равной минимальному сечению струи (Р, = Е,). Вихреобразование за соплом вызывает меньшую потерю энергии, чем у диафрагмы.
КРивые изменения давления вдоль стенки и по оси трубопровода (пунктирная линия) имеют тот же характер, что и для диафрагмы, но остаточная потеря давления р„для сопла немного меньше, чем для диафрагмы. Однако следует отметить, что при равных перепадах давления для одного и того же расхода площадь проходного отверстия Р, для диафрагмы больше, чем для сопла, поэтому потеря давления в этом случае практически одинакова. Отбор давлений Р и Рэ до и после сопла осУществлаетсЯ так же, как и У диафРагмы. На рис. 14-1-1, а представлено сопло Вентури, которое состоит из цилиндрического входного участка, плавно сужающейся части, переходящей в короткий цилиндрический участок, и из расширяющейся конической части — диффузора.
В этой форме сужающего устройства главным образом благодаря наличию выходного диффузора потеря давления значительно меньше, чем у диафрагм и сопла (Рис. 14-1-1, в). Отбор давлений р, и Р, осуществляется с помощью двух кольцевых камер, каждая из которых соеднняется с внутренней полостью сопла Вентури группой равномерно расположенных по окружности отверстий. Принцип измерения расхода вещества по перепаду давления, создаваемому сужающим устройством, и основные уравнения одинаковы для всех типов сужающих устройств, различны лишь некоторые коэффициенты в этих уравнениях, определяемые опытным п1'тем. Уравнения расхода для несжимаемой жидкости.
Рассмотрим поток жидкости и предположим, что в сечениях А — А и  — В (рис. 14-1-1, а) скорости по всему сечению равны средней скорости и направлены параллельно оси горизонтально расположенной трубы. Пользуясь общим уравнением закона сохранения энергии ~аа = — ~~' (14-1-1) для случая несжимаемой жидкости (р =- рт = р„= сопз() получим: Р1 — Рэ = 'э" М вЂ” О1) (14-1-2) где р,' и Р,' — абсолютные давления в сечениях А — А и  — В соответственно, Па; Р— плотность протекающей жидкости перед сужающим устройством, кг/мз; о, и й — средние скорости потока жидкости в сечениях А — А и  — В соответственно, м/с.
Согласно условию непрерывности струи для несжимаемой жидкости гтот= гэо2. (14-1-3) Площадь поперечного сечения струи Р, можно выразить через площадь отверстия сужающего устройства Ра и коэффициент сужения струи ря Ва = Ф'а. (14-1-4) Подставив значение Еа в уравнение (14-1-3), найдем: , Ра 11ва;= » !"~ или пг = роаглв (14-1-5) Секундный расход в единицах массы для' несжимаемой жидкости мовсет быть найден по уравнению Яа = оаРРа = роаоРа или Ра Р )/2 (Р ~) (14 Коэффициенты р и 5 не могут быть определены с достаточной точностью независимо друг от друга. Поэтому их объединяют в один общий коэффициент из "г' 1 — ната ' (14-1-9) где Ра — площадь отверстия сужающего устройства при рабочей темпеРатУРе, м'1 Рг — площадь сечениЯ тРУбопРовода пРи Рабочей температуре, м'1 п1 — относительная площадь (ранее называемая модулем) сужающего устройства (т = Еа!рт = 1(а®а, здесь а( и Р— соответственно диаметр отверстия сужающего устройства и трубопровода прн рабочей температуре, м) '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
