книги / Теплотехнические измерения и приборы

где 0ИИ— допускаемая погрешность показаний интегратора, %; Q— средний часовой расход по интегратору.

Рис. 14-8-6. Средняя квадратическая погрешность по­ правочного множителя £п> учитывающего влияние числа Рейнольдса* для диафрагм.

Средняя квадратическая относительная погрешность измерения расхода переносным У-образным или чашечным дифманометром определяется по формуле

циента расхода, входящая в выражение (14-8-24), подсчитывается для диафрагм по формуле

Средняя квадратическая относительная погрешность поправоч­ ного множителя на расширение измеряемой среды <те» входящая в выражение (14-8-24), определяется по формуле (14-8-8). При этом значение Дрср принимается равным измеренному среднему перепаду давления переносным дифманометром. Значение ар определяется, как указано выше.

14-9. Основные сведения о методике расчета сужающих устройств

В этом параграфе излагаются основные сведения о методике расчета сужающих устройств для измерения расхода жидкости, газа и пара 1. Расчет сужающего устройства производят на основа­ нии задания измеряемой среды и условий измерения, т. е. величин pUl, tlt D30, QCp. Смаке. Pu *• Если измеряемая среда — газ, то в зада­ ние необходимо включить состав газа в процентах по объему, влаж­ ность газа относительную или абсолютную, плотность сухой части влажного газа в нормальном состоянии и среднее местное барометри­ ческое давление. На основании указанного задания определяют недостающие для расчета данные (§ 14-3, 14-5 и 14-6).

Взадание для расчета сужающего устройства должны быть вклю­ чены также необходимые сведения об участке трубопровода, где будет установлено сужающее устройство (§ 14-7). Если свойства измеряемой среды не позволяют осуществить непосредственное под­ ключение дифманометра к сужающему устройству и требуют приме­ нения разделительных сосудов (§ 14-7), то эти сведения также должны быть включены в задание на расчет сужающего устройства.

Взависимости от задания и требований, предъявляемых к изме­ рению расхода вещества, производят выбор типа сужающего устрой­ ства и дифманометра с отсчетным устройством или снабженного передающим преобразователем для работы в комплекте с вторичным прибором, с информационной или управляющей вычислительной машиной.

При измерении расхода вещества в пожаро- и взрывоопасном

помещении дифманометры, потребляющие электроэнергию, должны удовлетворять требованиям соответствующих нормативных доку­ ментов.

Давление среды, расход которой необходимо измерять, не должно превышать предельно допускаемого избыточного рабочего давления выбранного дифманометра.

Предельный номинальный перепад давления дифманометра Др„ необходимо выбирать из ряда чисел, установленного для данного прибора в соответствии с ГОСТ 18140-77. Для некоторых типов

1 Подробные сведения о методике расчета сужающих устройств см. Пра­ вила 28-64.

* При расчете сужающих устройств для измерения расхода питательной воды и перегретого пара, вырабатываемого парогенератором, обычно принимают

Qcp — Qu«itc-

наиболее часто применяемым значениям т. Тогда, зная все необхо­ димые величины (Apcp/pj, т и к), можно по номограммам П14-4-1— П14-4-3 найти приближенное значение ËJ.

Подставляя в формулу (14-9-1) или (14-9-2) найденное прибли­ женное значение е2 и значения других известных величин, опреде­ ляют в первом приближении произведение ахтх. По значению произведения ахтх находят по рис. 14-9-1 для диафрагмы и по рис. 14-9-2 — для сопла и сопла Вентури в первом приближении значение коэффициента расхода а,а. Значение тъ соответствующее найденному ащ, определяют по формуле

(14-9-3)

Далее определяют число Рейнольдса ReD (§ 14-3) при расходе, равном Qcp. Если вычисленное значение Re^ < ReCM„Hдля получен­ ного модуля (см. рис. 14-3-7 и 14-3-8), то при принятых параметрах расходомера измерять расход данным методом невозможно. В случае Re0 > ReoMHH расчет можно продолжить. Во всех случаях для повышения точности измерений желательно иметь Reo >» Reorp (табл. 14-3-1).

Затем для полученного в первом приближении значения тхопре­ деляют поправочный множитель в2, как было указано выше. Если D < 300 мм, то по известному значению тхнеобходимо найти попра­ вочный множитель на шероховатость трубопровода кшпо рис. 14-3-9 для диафрагмы и по рис. 14-3-10 для сопла и сопла Вентури. При расчете диафрагмы необходимо также определить поправочный множитель на недостаточную остроту входной кромки ее кн (рис. 14-3-11).

Полученные значения е2, km и k„ (для сопла и сопла Вентури kH= 1) позволяют найти во втором приближении коэффициент расхода а 2 = а и1£ш£н и значение модуля тг по формуле

a1mlej _

(14-9-4)

« 2е2 Ц|1-ш-н®2

По подсчитанному значению тг находят соответствующие ему значения величин а'а, к'ш, kâ и е3 и определяют а 3 = a'Ji’mK и т3 в третьем приближении по формуле

Затем по модулю т3находят значения af„ кш, k"Hи е4 и определяют «4 = oLuk^k'n. Если коэффициент расхода а 4 отличается от а 3 только четвертым десятичным знаком, то вычисленное значение т3 может считаться окончательным, т. е. т принимают равным /п3. В против­ ном случае продолжается дальнейшее уточнение модуля. Получен­ ное окончательное значение т = т3служит для определения величин аи, кш, kHи е, а также искомого значения d20 диаметра отверстия су­ жающего устройства при 20°С, которое подсчитывается (с четырьмя

значащими цифрами) по формуле

(14-9-6)

где k't — поправочный множитель согласно формуле (14-6-3).

Вслучае измерения расхода жидкости (е = 1) найденное значе­ ние щ по формуле (14-9-4) является окончательным (т — /гг2).

Вцелях проверки правильности выполненного расчета опре­ деляют е, как было сказано выше, коэффициент расхода а для полу­ ченного значения т и заданного D, а также d = dwk't и по соответ­

ствующей формуле (§ 14-6) определяют расход соответствующий наибольшему перепаду давления Ар. Полученное значение расхода

14-10. Измерение расхода на входе в трубопровод или на выходе из него

Для измерения расхода жидкостей, газов и пара на входе в трубо­ провод или на выходе из него можно применять стандартные диаф­ рагмы и сопла при условии, что объем пространства, с которым соединен трубопровод, достаточно большой. При этом необходимо иметь в виду, что условия работы сужающего устройства в рассмат­ риваемом случае отличаются от условий работы такого же сужаю­ щего устройства, установленного внутри трубопровода.

При одной и той же среде снаружи трубопровода и внутри его (воздух) указанные отличия обусловливаются лишь изменениями характера входа потока в сужающее устройство, когда последнее установлено на входе в трубопровод, или выхода, когда сужающее устройство установлено на выходе из него.

Если же среда снаружи трубопровода и внутри его различна, например, при вытекании жидкости из трубопровода в окружающую атмосферу, то имеют место дополнительные отличия, обусловленные силами поверхностного натяжения.

Точность измерения расхода на входе в трубопровод или на вы­ ходе из него по перепаду давления в сужающем устройстве в боль­ шой степени зависит от соблюдения ряда условий при его установке.

Участки трубопровода за сужающим устройством при измерении на входе и до сужающего устройства при измерении на выходе должны быть прямыми. При выборе длины этих участков необходимо руководствоваться указаниями § 14-7.

При измерении расхода на входе в трубопровод (например, на всасе воздуходувной машины) необходимо, чтобы торцевая по­ верхность диафрагмы или сопла была гладкой в пределах круга диаметром не менее 1,5 d. Кроме того, перед сужающим устройством на расстояниях, не меньших 20D по направлению его оси, и 10 D — по направлениям, перпендикулярным оси трубопровода, не должно быть никаких препятствий (перегородок, стенок и т. п.), возмущаю­ щих поток.

При измерении на выходе из трубопровода всевозможные пре­ пятствия, возмущающие поток, должны находиться от выхода на расстояниях не меньше 10 D по направлению оси трубопровода и 5 D — по направлениям, перпендикулярным его оси.

При измерении расхода на входе в трубопровод отбор давления рх производят до сужающего устройства, т. е. в пространстве, из кото­ рого происходит истечение вещества, а отбор давления р2 производят за сужающим устройством. Отбор давления рг можно осуществлять как при помощи кольцевой камеры, так и при помощи отдельных отверстий. При изготовлении диафрагм или сопл, а также кольцевой камеры или отдельных отверстий для отбора.давления рг необходимо руководствоваться указаниями для диафрагм и сопл, изложенными выше.

В случае измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве, установленном на входе трубопровода, и при соблюдении указанных выше условий исходный коэффициент расхода а и для чисел Рейнольдса Re/> ^ 55 000 остается постоянным и его значение не зависит от т. Исходный коэффициент расхода сужающего устройства, установленного на входе трубопровода, согласно опыт­ ным данным (Правила 27-54) для Re0 ^ 55 000 равен а и = 0,60 для диафрагм и сс„ = 0,99 для сопл. При этом предельная погреш­ ность при доверительной вероятности 0,95 для этих значений коэф­ фициентов расхода равна ±1,5% для диафрагм и ± 1% для сопл.

Поправочный множитель к коэффициенту расхода на неостроту входной кромки диафрагмы при D < 300 мм, а также его погреш­ ность определяются так же, как и при нормальном способе измере­ ния.

Измерение расхода на входе в трубопровод с помощью стандарт­ ных диафрагм и сопл при Re^ <; 55 000 производиться не может, так как надежных экспериментальных данных для коэффициентов расхода не имеется.

При измерении расхода на выходе из трубопровода отбор давле­ ния pi производят перед сужающим устройством, а отбор давления р, производят за сужающим устройством, т. е. в пространстве, куда происходит истечение вещества.

Граничные числа Рейнольдса, коэффициенты расхода диафрагм и сопл, поправочные множители и их погрешности при измерении расхода на выходе из трубопровода имеют те же значения, что и при нормальном способе измерения расхода. При применении же стан­ дартных сопл для измерения расхода на выходе из трубопровода

Правила 27-54 рекомендуют исходный коэффициент расхода для них, найденный для сопл в случае нормальных измерений, умень­ шить на 0,005.

Предельная погрешность исходного коэффициента расхода ди­ афрагм и сопл при измерении на выходе остается такой же, как и в случае измерений на входе.

При измерении расхода жидкости (воды) на выходе из трубо­ провода в газовую (воздушную) среду стандартные сопла не приме­ няются из-за возможности отрыва струи от стенки сопла в его ци­ линдрической части. Для измерения расхода жидкости на выходе из трубопровода в газовую среду рекомендуется применять стандарт­ ные диафрагмы. При этом расчет таких диафрагм при d Зг 15 мм, как указывается в Правилах 27-54, следует производить по методике для нормальных измерений, т. е. когда диафрагма устанавливается внутри трубопровода.

Необходимо также отметить, что на конференции ИСО/ТсЗО в 1956 г. в Мюнхене при обсуждении результатов исследований диафрагм для измерения расхода жидкости на выходе из трубопро­ вода в воздушную среду была принята в качестве основной работа

расхода воды на выходе из трубопровода в воздушную среду коэф­ фициенты расхода на 0,1—0,4% больше, чем у диафрагм при нор­ мальном способе измерений. Отбор давлений рх и рг производился с помощью кольцевых камер.

14-11. Измерение расхода при малых числах Рейнольдса

Во многих случаях инженерной практики приходится встре­ чаться с необходимостью измерения расхода при малых числах

дальнейшем уменьшении числа Рейнольдса очень быстро падают. Это обстоятельство исключает возможность применения стандартных

сужающих устройств для измерения расхода вязких веществ (мазута, масла, газов с большим содержанием водорода и т. д.). Кроме того, стандартные сужающие устройства не могут быть использованы для измерения расхода в трубопроводах малого диаметра (D < < 50 мм). Поэтому является вполне естественным стремление

создать такие формы су­ жающих устройств, ко­ торые обладали бы по­ стоянством коэффициен­ та расхода в указанной области чисел Рейнольд­ са.

правляющее действие дополнительной диафрагмы и в зиачитель ной степени определяет характер движения потока через основ­ ную диафрагму. Угол <р для значений т = 0,1 -*-0,6, I = 0,5 D сохраняет почти постоянное значение 14±2°. Вследствие этого,