3 Расчет размеров сужающего устройства

3.1 Расчет перепада давления и относительного диаметра отверстия

Расход среды – количество среды, протекающей через отверстие или

горловину СУ в единицу времени.

Массовый расход выражают массой среды в единицу времени, объемный расход при рабочих условиях измерений – действительным объемом среды в единицу времени, стандартный объемный расход – приведенным к стандартным условиям в соответствии с требованиями ГОСТ 2939 "Газы. Условия для определения объема".

По формуле (5.1) ГОСТ 8.586.1-2005 уравнение массового расхода имеет вид:

.(1)

1. Число Рейнольдса, которое характеризует отношение силы инерции к силе вязкости потока:

Re = ;

2. Рассчитывают массовый расход

.

По формуле (5.9) ГОСТ 8.586.5-2005 [стр. 7] выбираем ближайшее большее из ряда предпочтительных чисел. Таким образом, q_{m= 3,2 кг/с}

2. Максимальное значение объемного расхода при рабочих условиях по ГОСТ 8.586.1-2005:

.

2. Минимальное значение массового расхода при рабочих условиях:

5. Рассчитывается плотность смеси при стандартных условиях:

.

6. Коэффициент истечения С – отношение действительного значения расхода жидкости к его теоретическому значению. В общем случае коэффициент истечения зависит от типа СУ (потери энергии на нем), места расположения отверстий для отбора давления, от относительного диаметра отверстия СУ, числа Рейнольдса, неравномерности распределения скоростей по сечению (вызванной местными сопротивлениями и шероховатостью трубопровода и т. д.).

Коэффициент истечения С сопел ИСА 1932 определяется по формуле (5.1) ГОСТ 8.586.3-2005 (стр.5):

С= .

7. Расчитывается коэффициент скорости входа, согласно формуле (3.6) ГОСТ 5.586.1-2005 (стр.4):

.

8. Значение поправочного коэффициента на шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода К_ш для сопел ИСА 1932 принимается равным единице:

.

9. Поправочный коэффициент К_п на притупление входной кромки отверстия сопла ИСА 1932 не учитывается.

10. Коэффициент, учитывающий изоэнтропическое расширение газа на СУ, называют коэффициентом расширения. Он определяется по формуле (5.2) ГОСТ 5.586.3-2005 [стр. 5]:

, где

Показатель изоэнтропии (адиабаты) смеси является термодинамической характеристикой потока сжимаемых сред, отображающей термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (к=1,256).

11. При подстановке данных коэффициентов в формулу (1), получим:

12. Проверяется выполнение неравенства :

Δр_в≤0,25р

13. По данным ГОСТ 8.586.3 – 2005 определяется значения верхней границы Re_в и нижней границы Re_н диапазона допускаемых значений Re для выбранного СУ:

Re_н = 1,5∙10⁴

Re_в = 2∙10⁶

14. Рассчитываем значения верхней границы Re_max и нижней границы Re_min рабочего диапазона значений Re по формулам :

Re_max= =3·10⁵

Re_min= =1,84 ·10⁵

15. Проверяется выполнение неравенств :

Re_в ≥Re_max

Re_н ≤Re_min

2·10⁶≥3·10⁵

1,5·10⁴≤1,84·10⁵

16. Рассчитывается значение вспомогательной величины А по формуле :

где

ρ – плотность газовой смеси , кг/м³

17. По данным ГОСТ 8.586.3-2005 определяется значение верхней границы β_в и нижнее границы β_н диапазона допускаемых значений β для выбранного типа СУ:

β_в = 0,316 ;

β_н = 0,775.

18. Рассчитываются значения вспомогательных величин В1 и В2 по формулам :

где

Е₁ , Е₂ – коэффициенты скорости входа при β_в и β_н ,соответственно ;

С₁ – коэффициент истечения при Re_max и β_в ;

С₂ - коэффициент истечения при Re_min и β_н ;

К_п1 – поправочный коэффициент К_п , для СУ К_п1 = 1 ;

К_п2 - поправочный коэффициент К_п , для СУ К_п2 = 1 ;

К_ш1 - поправочный коэффициент К_ш при Re_max и β_в ;

К_ш2 - поправочный коэффициент К_ш при Re_min и β_н ;

ε₁ – коэффициент истечения при β_в , Δр_в , к и р ;

ε₂ – коэффициент истечения при β_н , Δр_в , к и р ;

где - показатель адиабаты;

;

В₁ = 0,603 ;

В₂ = 0,009 ;

19.Рассчитываются значения вспомогательных величин δ1 и δ2 по формулам :

δ1 = ( В₁ –А)/А ;

δ2 = ( В₂ –А)/А ;

δ1 = 13,02 ;

δ2 = -0,7 ;

20. Относительно неизвестной величины β решается следующее уравнение :

А = 0,877

21. Рассчитываем значение β по формуле :

β = (β_в + β_н )/2;

β = (0,775-0,316)/2 = 0,351 ;

22. Для значения β рассчитывается значение вспомогательной величины В по формуле :

В = 0,033;

23. Проверяется выполнение неравенства :

Неравенство не выполняется 0,958 ≠ 5∙10 ;

Выполняется неравенство В‹ А .В этом случае принимается β_н = β = 0,351 .