3 Расчетная часть

3.1 Расчет сужающего устройства

Произведем расчет диафрагмы в трубопроводе смешанного газа.

Лист исходных данных

Общие данные

Агрегат — четырехзонная методическая нагревательная печь.

Объект измерения — расход природно-доменной смеси на сварочную зону печи.

Среднее барометрическое давление местности

р_б = 101 300 Па.

Трубопровод

Согласно табл. 11 [2], скорость вещества в трубопроводе для газа низкого давления  = 10 м/с.

Внутренний диаметр

55

тогда согласно ряду стандартных значений [2] величину D округляют до ближайшей стандартной величины, следовательно D₂₀ = 800 мм.

Материал — Ст 20.

Измеряемая среда

Наименование – природно-доменная смесь

Часовой расход:

- максимальный Q _max=18000 м³/ч;

- средний Q _ср = ½ Q _max = 9000 м³/ч;

- минимальный Q _min = ¼ Q _max = 4500 м³/ч.

Среднее избыточное давление, согласно табл. 11 [2]

р_н = 5 кПа.

Допустимая потеря давления:

р′_п.д  (0.2 ÷ 0.4)р_и ,

р′_п.д = 5 · 0.4= 2 кПа.

Относительная влажность смешанного газа ′ = 100%.

56

Расчетный лист

Данные для расчета

Сужающее устройство

Тип — стандартная бескамерная диафрагма ДБ 2,5-800.

Материал — сталь марки 12Х18Н9Т.

Поправочный коэффициент на тепловое расширение (_t= 1,74·10^-5 K^-1):

k′_t = 1 + _t (t-20),

k′_t = 1 + 1,74 · 10^-5 (900-20) = 1,0153.

Трубопровод

Поправочный коэффициент на тепловое расширение (_t= 1,38·10^-5 K^-1)

k′′_t = 1 + _t (t - 20),

k′′_t = 1 + 1,38 · 10^-5 (900-20) = 1,0121.

Внутренний диаметр

D = D₂₀ · k′′_t,

D =800 · 1,0121 = 809,72 мм.

Измеряемая среда

57

Название газа – природно-доменная смесь.

Расчетный максимальный расход Q_{н п} = 20000 м³/ч ( по ряду, приведенному в таблице 11 [2]).

Квадрат отношения расходов

n = (Q _ср/ Q_max)²,

n = (9000/20000)² = 0,2025.

Средняя абсолютная температура

Т = t + 273,

T = 900 + 273 = 1173 K.

Среднее абсолютное давление

P = P_и + P_б,

P = 5 · 10³ + 101300 = 106300 Па.

Расчетная допустимая потеря давления

P_п.д = P′_п.д (Q_{н п} /Q_{н max})²,

P_п.д = (18000/20000) · 2000 = 2.2 кПа.

Плотность газа в нормальном состоянии

_н = a₁_н1 + а₂_н2 +a₃_н3 + а₄_н4 +a₅_н5,

_н = 0,003· 0,6679 + 0,55· 1,166 +0,125 · 1,842 + 0,002 · 1,331 +

+ 0,27 · 1,165= 1,1908 кг/м³.

58

Относительная влажность в долях единицы  = 1.

Коэффициент сжимаемости

К = 1,00 (табл. 16 [2]).

Промежуточная величина для определения 

z = 1.02 · 10^-5 (P / T·K),

z = 1.02 · 10^-5 (106300/(1173 · 1)) = 0,9243 · 10^-3.

Плотность газа в рабочем состоянии, кг/м³

 = 283,6 _нZ,

 = 283,6 · 1,1908 · 0,9243 · 10^-3 = 0,3121 кг/м³.

Показатель адиабаты  = 1,38 [2].

Динамическая вязкость газа  = 3.38 · 10^-5 Па·с, согласно табл. 20 [2].