Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Пользуясь уравнениями (14-1-2) и 114-1-5), определяем среднюю скорость п~ в сечении Р;. п2 1/ (Р! Ра) ' (14-1-6) 'г' 1 — ната Р Давления Р, 'и Р,' отнесены к сечениям А — А и  — В; в большинстве же случаев давления измеряют непосредственно в углах до и после сужающего устройства. Кроме того, в реальном потоке вследствие вязкости и трения жидкости о стенки имеет место потеря энергии и скорости в различных точках сечения. Поэтому при переходе к действительным условиям, а также вследствие замены давлений р,' и Ра давлениями Р, и Ра (рис. 14-1-1, а, б) в формулу (14-1-6) вводят поправочный коэффициент $ и уравнение для средней скорости оа в наиболее узком сечении потока принимает вид: па = ~~ — (Рг — Ра) ° Г2 )Г1 — ната Р (14-1-7) который называют коэффициентом расхода и определяют экспериментальным путем.
Таким образом, уравнения расхода для несжимаемой жидкости принимают вид: я.= Р.3 2га — р.); (14-1-10) (14-1-1 1) где 0, = Я„l р — расход в единицах объема, и'/с. Уравнения расхода для сжимаемой жидкости. В случае измерения расхода сжимаемой жидкости (газа или пара) необходимо учитывать изменение плотности вещества в связи с изменением давления при протекании через сужающее устройство.
При этом с достаточной степенью точности можно считать, что изменение состояния газа или пара описывается уравнением адиабатического процесса, т. е. (1 4-1-12) где й — показатель адиабаты; С вЂ” постоянная величина. Полагая в уравнении (14-1-1) получаем: Подставляя на основании уравнения (14-1-12) в уравнение (14-1-13) значение на С! /й Р получаем: Уравнение непрерывности потока сжимаемой жидкости для сечений Рт и Рэ имеет вид: РогРт = РэпЛ = РаоФлРо (14-1-15) где через р., обозначен коэффициент сужения, который отличается от коэффициента сужения для несжимаемой жидкости, так как он зависит от отношениЯ Давлений Рэ/Р,.
Это пРоисхоДит потомУ, что вследствие отсутствия боковых стенок, особенно у диафрагм, газ илн пар может расширяться в радиальном направлении. Следо- равный (14-1-21) (14-1-22) здесь 0.$ )у 1 — И-.ят ° 14-2. Стандартные сужающие устройства Всесторонние исследования сужающнх устройств дали возможность нормализовать диафрагмы, сопла и сопла Вентури, что позволило изготовлять и применить нх в комплекте с днфманометрами для измерения расхода и количества жидкостей, газов и паров в горизонтальных, наклонных и вертикальных круглых трубопроводах по результатам расчета без индивидуальной градуировки. При изготовлении и установке стандартных сужающих устройств в трубопроводах должны соблюдаться определенные требования, основные нз которых рассматриваются ниже '.
Диафрагма. Стандартная диафрагма может применяться без градуировкн в трубопроводах диаметром Т)та =- 50 мм прн одно- т Подробные сведения о требованиях, предъявляемых к устройству и применению стандартных суитающих устройств, см. 16Ц и ГОСТ И321-73, ОСТ 24.633.03. ОСТ 24.3%.04 и ОСТ 24.462.07. Уравнения (14-1-19) и (14-1-20) отличаются от уравнений для несжимаемой жидкости (14-1-10) и (14-1-11) только поправочным множителем на расширение измеряемой среды. Поэтому уравнения (14-1-19) и (14-1-20) действительны также для несжимаемой жидкости, поскольку для нее поправочный множитель а равен единице.
Отсюда следует, что одним и тем же значением коэффициента расхода можно пользоваться как для несжимаемых, так и для сжимаемых жидкостей. Следует отметить, что выведенные уравнения расхода могут применяться в том случае, когда скорость потока в сужающем устройстве не достигает критической, т. е. скорости звука в данной среде. Наименьшее сечение струи в случае сопл и сопл Веитури может быть принято равным сечению цилиндрической части этих сужающих устройств„т.
е. р = р, = 1, поэтому радиальное расширение струн можно ие принимать во внимание, а следовательно, сея = оь Таким образом, поправочный множитель на расширение е для сопл и сопл Вентури может быть подсчитан по уравнению (14-1-21). Для диафрагм поправочиый множитель на расширение в должен быть определен экспериментально, временном соблюдении условия 0,05(т~0„7. Диафрагма являет- ся наиболее простой конструкцией из числа сужающих устройств. Стандартная диафрагма схематически показана на рис, 14-2-1.
Она представляет собой тонквй диск, имеюшлй круглое отверстие диаметром т(на, центр которого совпадает с пентром сечения трубы. Отверстие диафрагмы цнлиндрвческой формы со стороны входа потока имеет прямоугольную кромку. Длина цилиндрического отверстия а должна находиться в пределах 0,005 Рно ( а = 0,02Р а при и ) 0,5 длина должна равняться примерно Ы3. При толщине диафрагмы Ь) 0,02 Рео цилиндрическое отверстие должно выпол- няться с коническим расширением к выходу потока (рис. 14-2-1, а). Угол ф наклона, ", 7 - 1 образующий конус к оси диаф- ~ У~ рагмы, должен лежать в пределах от 30 до 45'*.
В тех случаях, когда толщина Ь ~ «0,02 Раи можно изготовлять диафрагму и без конического расширения со стороны выхода потока (рис. 14-2-1, б), что имеет место обычно для с са) ф~ больших диаметров трубопроводов (Ру» 450 мм) и при небольших давлениях среды. (стрелкой нокаэано направление йотока). Толщина Ь стандартной диафрагмы не должна превышать 0,05 Рен В большинстве случаев при применении диафрагм нецелесообразно иметь толщину ее менее 2,5 — 3 мм и больше 10 — 15 мм.
Наименьшая необходимая толщина диска Ь при перепаде давления бр ~ 1500 кгс/мн должна определяться расчетным пу- гем, исходя вз условий механической прочноств диафрагмы 161]. Шероховатость поверхностей диафрагмы должна соответство- вать классам чистоты, указанным на рис. 14-2-1. На входной и выходной кромках отверстия диафрагмы не должно быть зазубрин, таусенцев и т. п. Особое внимание прн изготовлении диафрагмы аолжно быть обращено на обработку входной кромки: она должна 5ыть острой и не должна иметь закруглений, царапин и т.п. Точ- зость выполнения входной кромки диафрагмы должна увеличи- еаться с уменьшением диаметра отверстия т(ао.
У диафрагм, диаметр отверстия которых не превышает 125 мм, острота кромки должна 5ьпь такой, чтобы падающий на нее луч света не давал отражения. Если т() 125 мм, то луч света может отражаться, но кромка не должна иметь заметного невооруженным глазом притупления. Отбор давлений р, и ре можно осуществлять при помощи отдель- тых цвлиндрическнх отверстий в обойме (рве. 14-2-2), кольцевых хамер, каждая нз которых соединяется с внутренней полостью тру- о — с конннескнм расшвреннем к выходу потока; б — беа коонаескосо ран~варенна со стороаы выхода потока.
бопровода группой равномерно расположенных по окружности прямоугольных отверстий (рис. 14-2-3). Диафрагмы с кольцевыми камерами более удобны в зксплуатации, особенно прн наличии местных возмущений потока или в тех случаях, когда поток пе вполне симметричен благодаря наличию изгибов трубопровода или других препятствий. Следует также отметить, что кольцевые камеры, способствующие выравниванию давления, позволяют более точно измерять перепад давления при меньших длинах прямых участа ков, чем отдельные отверстия.
Отбор давлений рг и р, можно также осуществлять при помощи кольцевых камер, образованных полостью двух трубок, согнутых вокруг трубопровода в кольцо или прямоугольник. Такой способ рекомендуется применять при давлениях срерис. 14-2-2. Рис. 14-2-з. Лиаф- ды р ~ 16 кгс/сма в трубопродиафрагма в рагма с кольцевы- . обойме с от ель- н аме и волах с УслОВным ДиаметРОМ ными отверстия- Вг и ь 450 мм.
ми. Диафрагма с отбором давле- ний рт и ра с помощью двух отдельных отверстий в трубопроводе или «телсв каждого из фланцев (см. рис. 14-2-1, б) может быть использована в трубопроводах с условным диаметром ):) от 450 до 1600 мм при рабочих давлениях и температурах, соответствующих условным давлениям р„ до 16 кгсУсма (1,6 МПа). Лля обеспечения выравнивания давления в кольцевой камере диафрагмы необходимо, чтобы площадь Р«диаметрального сеченая камеры, определенная по одну сторону от оси трубопровода, была не менее половины площади группы отверстий, соединяющих камеру с внутренней полостью трубопровода.
Таким образом для кольцевой камеры, выпаннеиной по схеме рис. !4-2-3, 1 ~чав 2 лй (14-2-1) где и — число отверстий; 1 — плошадь одного отверстия, которая должна быть не менее 12 ммэ. Оправляя ширину кольцевой щели с при наличии прокладки у камерной диафрагмы, необходимо учитывать сжимаемссть прокладки. Если кольцевая камера соединяется с внутренней полостью трубопровода группой отверстий при наличии кольцевой щели, обусловленной установкой прокладки, то прк определении необходимой площади Гн площадь щели, останощейся после шкатня прокладки, должна учитываться, если ширина этой щели превышает 0,25 мм. Для кольцевой камеры, выполненной нэ согнутых вокруг трубопровода трубок, площадь Ех определяется по формуле гнГ' 1 Гк =- — — === — — лй 4 2 (14-2-2) где дт — внггРенний днаметР тРУбки, обРачУющнй коЛьцо нли пРЯМоУгольник.
Число отверстий, соединяющих кюкдую качьцевую камеру с полостью трубопровода (рис, 14-2-3), должно быль не пенсе 4. Диаметр спнерстия или ширина кольцевой щели, соединяющих камеру с трубопроводом, и диаметр отдельного отверстия (размер с) не должны превышать 0,03 Рю прн т ( 0,45, а при т.л 0,45 должны находиться в пределах О,О! Вы ~ с .- 0,02 Р,а. Кнжннй предел размера с, равный 0,01 Р;;л, допускается только для Р, == 1000 мм.
Кроме того, должны соблюдаться следующие условия: для чистых жидкостей и газов при измерении перепада давления через отдельные отверстия и кольцевые камеры 1 ~ с == 1О мм; для паров, влажных газов и жидкостей, которые могут испаряться в соедняительных (импульсных) линиях, при измерении перепада давления через кольцевые камеры, 1 сй с кц 1О мм, з при измерении через отдельные отверстия 4 =. с сй!О мм. Обычно диаметр отдельного отверстия выполняют ие менее 3 мм для чистых жидкостей и газов и не менее 5 мм в остачьных случаях, Следует отметить, что при Ры < 150 мм совместное удовлетворение указанных выше требований при изготовлении диафрагм с отдельными отверстиями затруднительно. Поэтому в таких случаях лучше применять камерные диафрагмы.
Внутреннюю кромку отверстия (в кольцевой камере, обойме, фланце или трубопроводе) рекомендуется закруглить по радиусу, не превышающему О,! с, кроме того„ кромка должна быть без заусенцев. Толщина ! стенки корпуса кольцевой камеры (рис. 14-2-3! илн длина цилиндрической час!и отдельного отверстия (рнс. !4-2-2) должна быть не менее 2 с. Отклонение действительного диаметра бю отверстия диафрагмы от среднего значения, определенное не менее чем в четырех равно отстоящих друг от друга днаметральных направлениях, не должно превышать 0,05% л'а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
