2. Визначення коефіцієнта витікання

Коефіцієнт витікання С пристрою звуження потоку – це коефіцієнт, який характеризує відношення дійсного значення масової витрати нестискуваного середовища (рідини), що протікає через пристрій звуження, до відповідного його значення, розрахованого згідно з теоретичною моделлю витрати рідини через цей пристрій – рівнянням витрати ідеальної рідини через цей пристрій:

. (2.1)

Існуючі теоретичні методи розрахунку коефіцієнта витікання, як правило, не забезпечують достатньої для практики точності. Тому залежності для визначення коефіцієнтів витікання, які застосовуються у витратомірах, є результатом опрацювання численних високоточних експериментальних даних.

Дійсне значення масової витрати рідини для конкретного пристрою звуження потоку знаходять експериментально, а значення масової витратичерез той самий пристрій визначають при виміряних значеннях,,тавідповідно до рівняння

. (2.2)

Численними експериментами встановлено, що числові значення коефіцієнта С є однаковими для різних за розмірами пристроїв звуження потоку одного типу, якщо зберігається геометрична подібність пристрою звуження потоку і гідродинамічна подібність потоків. Геометрична подібність різних за розмірами пристроїв звуження потоку одного типу встановлюється рівністю відношень одних і тих самих геометричних розмірів цих пристроїв звуження потоку до діаметра трубопроводу. Гідродинамічна подібність потоків забезпечується рівністю чисел Рейнольдса .

Застосування рівнянь для розрахунку коефіцієнта витікання обмежують певним діапазоном зміни числа Рейнольдса

. (2.3)

Мінімальне значення числа Рейнольдса вибирається таким чином, щоб забезпечити роботу пристроїв звуження в другій половині 2-ої зони та третій зоні за рис.4, де залежності коефіцієнта витікання від числа Рейнольдса є монотонними.

Для розрахунку коефіцієнта витікання у сучасних стандартах застосовують такі рівняння.

1) Для діафрагм – рівняння Рідера-Харріса (Reader-Harris) та Галлагера (Gallagher). Це рівняння введено у стандарт ISO 5167-2:2003, стандарт України ДСТУ ГОСТ 8.586.2-2009 у вигляді:

, (2.4)

де

; ; (2.5)

. (2.6)

Значення коефіцієнтів тазалежно від типу діафрагми розраховують за наведеними у стандартах залежностями відповідно до способу відбору перепаду тиску на діафрагмі.

2) Для сопел ISA 1932 (ДСТУ ГОСТ 8.586.3-2009)

. (2.7)

3) Для труб Вентурі (ДСТУ ГОСТ 8.586.4-2009) :

- коефіцієнт витікання труби Вентурі з литою (без оброблення) вхідною конічною частиною обчислюють за формулами:

С= 0,991-0,001410⁶/Re за 410⁴  Re < 2 10⁵ ; (2.8)

С= 0,984 за Re  210⁵. (2.9)

- коефіцієнт витікання труб Вентурі з обробленою вхідною конічною частиною обчислюють за формулами:

С= 1,009за 410⁴   Re  510⁵ ; (2.10)

С= 0,9950 за 510⁵   Re 10⁶ ; (2.11)

С= 1,000 за 10⁶  Re  2 10⁶ ; (2.12)

С= 1,010 за 210⁶   Re  10⁸ . (2.13)

3. Визначення коефіцієнта розширення газоподібного середовища “”.

Коефіцієнт розширення газоподібного середовища теоретично може бути визначений за формулою (1.13) для всіх типів пристроїв звуження потоку, але розрахунки за формулою (1.13) можливі лише за наявності інформації про такі параметри потоку як коефіцієнт звуження потоку _Д, коефіцієнти Коріоліса ₁ і ₂, коефіцієнти швидкісного напору ₁ і ₂, коефіцієнт гідравлічного опору .

Розрахунок значень величин ₁, ₂, _Д, _г, _1, _2,  для діафрагм є достатньо складним, що робить формулу (1.13) неприйнятною для практичного застосування. Тому для діафрагм значення коефіцієнта розширення  знаходять за рівняннями, що отримані у результаті опрацювання експериментальних даних.

1) Коефіцієнт розширення  для діафрагм з будь-яким способом відбору перепаду тиску визначають за формулою :

 = 1 - (0,351 + 0,256⁴ + 0,93⁸), (3.1)

де , - показник адіабати газу, який визначають залежно від тиску, температури та складу газу за методиками ДССДД.

Рівняння (3.1) можна застосовувати лише для значень відносного діаметра отвору діафрагми 0,1 ≤ β ≤0,75, а також у разі дотримання умови:

. (3.2)

Рівняння (3.1) застосоване в стандарті ДСТУ ГОСТ 8.586.2:2009.

2) Коефіцієнт розширення для стандартних сопел, характеристики яких нормовані в ДСТУ ГОСТ 8.586.3:2009, а також для стандартних труб Вентурі за ДСТУ ГОСТ 8.586.4:2009 обчислюють за формулою, отриманою на основі (1.13):

, (3.3)

де рр₁.

Рівняння (3.3) можна застосовувати для діапазонів значень , D і Re, визначених у відповідних частинах стандарту та для параметрів потоку, що задовольняють умову (3.2).