Лабораторная работа № 1 измерениЕ температуры, скорости и расхода газопылевого потока в газоходе круглого сечения

Цель работы: ознакомление с методиками измерения температуры, скорости и расхода газопылевого потока в газоходе круглого сечения, средствами измерения и оборудованием, используемым при контроле данных параметров.

Общие сведения из теории

Методика измерения температуры газа в газоходе

Методика применятся для измерения температуры газов в газоходах, если данная температура не превышает 1000 °С. Метод измерения основан на зондовом контактном методе измерения температуры газов с использованием в качестве средств измерений термометров и термоэлектрических преобразователей температуры (термопар).

Температуру газов следует измерять там же, где измеряют скорость, давление, влажность, запыленность и другие характеристики потока, или в плоскости, находящейся на расстоянии не более 0,5 диаметра газохода от измерительного сечения. Число измерительных точек n для измерения температуры определяют с учетом диаметра газохода Д:

D, м <1,0 1,0 – 2,5 ≥2,5

n 1 2 4

Среднюю температуру газа надо измерять в ядре потока, поэтому измерительные точки надо располагать следующим образом:

для n = 1 - на оси газохода;

для n > 1 - по кольцу от 1/6 до 1/3 D газохода.

Измерительные точки в этом случае надо располагать в противоположных по отношению к оси газохода областях, а измерения в разных точках надо производить одновременно.

На газоходе в местах установки средств измерений оборудуют штуцеры для термометров (термопар), собирают измерительную схему и устанавливают средства измерений (рис. 1.1).

После установки средства измерений в заданную точку газохода дается время на прогрев его до температуры газового потока. Время прогрева τ зависит от инерционности средства измерений и определяется по соотношению:

, (1.1)

где Т - инерционность средства измерений, принимаемая равной 3,5 мин.

Рис. 1.1. Схема установки термопары:

1 - термопара в защитном кожухе, 2 - соединительные провода, 3 - измерительный прибор

При измерении температуры при помощи термопар (если вторичные приборы, работающие в комплекте с термопарами не изменят автоматической компенсации температуры свободных концов) находимо обеспечить стабилизацию температуры их свободных концов, для чего термопары помещают в сосуд с тающим льдом или в процессе измерений контролируют температуру свободных концов. Для этого необходимо поместить рядом со свободными концами достаточно точный термометр и обеспечить условия, при которых его температура будет равна температуре свободных концов термопар.

Методика измерения скорости и расхода газа в газоходе

Методика предназначена для измерения скорости и расхода газового потока в газоходе с погрешностью ±5% при скорости газа ≥ 4м/с (рис. 2). Метод измерения скорости газа основан на определении динамического напора газа Р_д, как разности между полным Р_п и статистическими Р_с напорами:

, (1.2)

где _г - плотность газа, кг/м³, W - скорость газового потока, м/с.

Для измерения скорости потока W используются пневмометрические трубки (рис. 1.2).

Рис.1.2. Схема лабораторной установки для измерения скорости газа в газоходе:

1 - профиль скоростей; 2- газоход; 3 - пневмометрическая трубка; 4 - термометр; 5 – микроманометр.

Рис. 2. Пневмометрические трубки конструкции институтов НИИОГаза (а) и Гинцветмета (б):

1,2 — трубки для измерения полного и статического напоров; 3 — наконечник.

Скорость и расход газа в газоходе определяются по следующему алгоритму.

1. Площадь поперечного сечения газохода, в которой производится замер скорости, разбивается на m равновеликих колец (при определении m учитывается диаметр газохода – D (табл.1.1)).

Таблица 1.1. Определение числа колец m, на которые разбивается газоход

Диаметр газохода, мм	200	200-400	400-600	600-800	800-1000	более 1000
Число колец m	3	4	5	6	8	10

2. Определяются диаметры, на которых лежат точки замеров - D_x и координаты точек замеров - L_x (или L_x) (рис. 1.3):

, (1.3)

, (1.4)

, (1.5)

где D – диаметр газохода; x – порядковый номер кольца, отсчитываемый от центра газохода; m – число колец; L_x – расстояние от внутренней стенки газохода до ближней точки замера на кольце x; L_x - расстояние от внутренней стенки газохода до дальней точки замера на кольце x.

Рис. 1.3. Расположение точек измерения динамического напора газа

в газоходе круглого сечения

3. Измеряются скорости потока газа в каждом кольце (при симметричном профиле распределения скоростей производится один замер на каждом кольце):

, (1.6)

, (1.7)

где Р_дxi, W_xi,– динамический напор (Па) и скорость потока (м/с) в i-м кольце; В – длина на которую отклоняется жидкость микроманометра (мм); Ψ – коэффициент микроманометра (зависит от угла наклона трубки микроманометра и может быть равным 0,2; 0,3; 0,4; 0,6и 0,8); К – коэффициент пневмометрической трубки (паспортная характеристика трубки); К´ - поправочный коэффициент, зависящий от плотности манометрической жидкости (равен отношению фактической плотности жидкости, залитой в микроманометр, к плотности этилового спирта - 0,8095 г/мл); ρ_г - плотность газа при рабочих условиях (кг/м³).

Плотность газа при рабочих условиях определяется с помощью выражения:

, (1.8)

где ρ₀ - плотность газа при нормальных условиях (н.у.): температуре t_г(н.у.) = 0°C и давлении Р_б(н.у.) = 760 мм. рт. ст. (приближенно можно принять ρ₀ ≈ 1,29 кг/м³); Р_б - барометрическое давление (мм. рт. ст.); ∆Р_тр - избыточное давление (знак “+”) или давление-разряжение (знак “-“) газа в газоходе (мм. рт.ст.), t_г - температура газа, °С.

4. Вычисляется средняя скорость газа:

, м/с

5. Вычисляется объемный расход газа в газоходе при рабочих условиях:

, м³/час, (1.9)

где F – площадь сечения газохода, м².

6. Вычисляется объемный расход газа в газоходе при нормальных условиях (в мн³/час):

. (1.10)

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с предложенными средствами измерения температуры и скорости газопылевых потоков в газоходах и лабораторной установкой для проведения замеров данных параметров.

2. Измерить температуру, среднюю скорость и расход газа в газоходе круглого сечения с помощью рассмотренной методики.

3. Построить график распределения скоростей газа в газоходе.

4. Сделать выводы.

Лабораторная работа № 2

измерениЕ ДАВЛЕНИЯ И ВЛАЖНОСТИ газопылевого потока

Цель работы: ознакомление с методиками измерения давления и влажности газопылевого потока, средствами измерения и оборудованием, используемым при контроле данных параметров.

Общие сведения из теории