Приклад розрахунку діафрагми для вимірювання витрати природного газу

Вихідні дані:

Матеріал діафрагми – 20Х18Н1ОТ;

Матеріал трубопроводу - ОХ13;

Вид трубопроводу - нові, цільнотягнуті сталеві труби;

Температура газу перед звужувальним пристроєм, t=20 °C;

Надлишковий тиск газу перед звужувальним пристроєм, ;

Діаметр трубопроводу при температурі 20°С,

Атмосферний тиск навколишнього середовища, ;

Найменша об’ємна витрата газу, що вимірюється ;

Найбільша об’ємна витрата газу, що вимірюється .

Компонентний склад природного газу N_i, об’ємних частин:

– метан;

– етан;

– пропан;

– н-бутан;

– н-пентан;

– і-бутан;

– і-пентан;

– азот;

– вуглекислий газ;

– кисень;

Газ сухий.

1. В якості звужувального пристрою вибираємо діафрагму камерну, типу ДКС-2.5-100, а в якості дифманометра вибираємо Сапфір 22-ДД з верхньою межею вимірювання витрати 100 .

2. Поправочні множники на теплове розширення матеріалу трубопроводу і диска діафрагми визначаємо з додатку А, К_t’=1.0004; К_t=1.0004.

3. Абсолютну температуру газу перед звужувальним пристроєм знаходимо за формулою (1):

4. Абсолютний тиск газу перед звужувальним пристроєм знаходимо за формулою (2):

5. Внутрішній діаметр трубопроводу перед звужувальним пристроєм при температурі визначаємо за формулою (3):

6. Визначаємо показник адіабати суміші газів за формулою (4):

7. Густину суміші газів при нормальних умовах розраховуємо за формулою (5):

.

8. Динамічну в’язкість суміші газу при робочій температурі та атмосферному тиску визначаємо за формулою (6):

Псевдо критичні параметри і суміші, що містить CO₂ і N₂ знаходимо за формулами (7) та (8)

Наведені тиск і температурі визначаємо за формулами (9) і (10)

За графіком додатка Г знаходимо значення в залежності від і . За відомим значенням та обчислюємо за формулою (11) динамічну в’язкість газової суміші за робочих умов. Але так як

9. Коефіцієнт наведення надлишкового тиску для газу, що містить CO₂ і N₂ знаходимо за формулою (12)

Коефіцієнт наведення температури для газу, що містить CO₂ і N₂ знаходимо за формулою (13)

де і – об’ємні концентрації двооксиду вуглецю і азоту, %.

Псевдо наведені надлишковий тиск і температуру визначаємо відповідно за формулами (14) та (15)

Коефіцієнт стисливості природного газу знаходимо з додатку Д в залежності від , та .

Додаткову величину С при вимірюванні витрати газової суміші обчислюємо за формулою (16)

10. За формулою (17) визначаємо максимальне число Рейнольдса для верхньої межі вимірювання дифманометра

11. За визначеним С за номограмою з додатка К знаходимо значення і наближене значення .

12. Число Рейнольдса для діаметру D і витрати розраховуємо за формулою (18)

Так як ( ) при , то можна продовжувати розрахунок.

13. Визначаємо відносну шорсткість трубопроводу:

Перевіряємо граничне значення B для заданого m

Враховуючи умову , то

.

Так як , то поправочні множники на притуплення вихідної кромки і шорсткість трубопроводу .

14. Визначаємо коефіцієнт витрати діафрагми за формулою (21):

.

15. Визначаємо коефіцієнт розширення газу за формулою (22):

16. Визначаємо допоміжну величину за формулою (23):

17. Розраховуємо відносне відхилення допоміжних величин C і F

Так як то розрахунок допоміжних величин виконано правильно.

18. Визначаємо діаметр отвору діафрагми за формулою (25):

19. Правильність розрахунку перевіряємо визначенням витрати Q при знайдених значеннях m, d₂₀, α, , .

Відносне відхилення вимірювання максимальної витрати знаходимо за формулою (27)

Так як то розрахунок виконано правильно і завершено.