- •2 Теоретичні засади вимірювання витрати та кількості природного газу
- •2.1 Властивості природного газу
- •2.2 Методи виміру витрати
- •2.2.1 Витратоміри змінного перепаду тиску
- •2.2.1.1 Загальна характеристика
- •2.2.1.2 Залежність між витратою і перепадом тиску у звужувальних пристроїв
- •2.2.1.3 Стандартні звужувальні пристрої
- •2.2.1.4 Витратомірні труби
- •2.2.1.5 Витратомірні труби з особливо малою втратою тиску
- •Здвоєне сопло Вентурі
- •2.2.1.6 Витратомірні труби особливого профілю
- •2.2.2 Алгоритм розрахунку витрати газу методом змінного перепаду тиску
- •2.2.2.1 Теоретичне обґрунтування виводу рівняння розрахунку витрати природного газу
- •2.2.2.2 Корекція (уточнення) рівняння витрати газу
- •2.2.2.3 Види рівнянь витрати
- •2.2.2.4 Коефіцієнт витрати діафрагм, його складові
- •2.2.2.5 Коригувальні множники, використовувані в розрахунку витрати
- •2.2.3 Тахометричні витратоміри
- •2.2.3.1 Загальна характеристика
- •2.2.4 Ультразвукові витратоміри
- •2.2.4.1 Загальна характеристика
- •2.2.4.2 Теоретичні засади методу вимірювання
- •2.2.4.3 Принцип дії і різновиди витратомірів з коливаннями, спрямованими за потоком і проти нього
- •2.2.5 Інші методи
- •2.2.5.1 Вихрові витратоміри
- •2.2.5.2 Витратоміри обтікання
- •2.2.5.3 Силові витратоміри
- •2.2.5.4 Теплові витратоміри
- •2.2.5.5 Оптичні витратоміри
- •2.2.5.6 Іонізаційні витратоміри
- •2.2.5.7 Позначкові витратоміри
- •2.2.5.8 Концентраційні витратоміри
- •2.2.5.9 Парціальні витратоміри
- •2.3 Вимірювальні трубопроводи
- •2.3.1 Вимоги до вимірювальних трубопроводів
- •2.3.2 Типи струминовипрямлячів
- •2.3.3 Вимоги до монтажу та обв’язки
2.2.1.5 Витратомірні труби з особливо малою втратою тиску
Мається кілька конструкцій витратомірних труб, що відрізняються дуже малим відношенням утрати тиску ∆ — δ3 до перепаду ∆ і які мають порівняно невелику довжину (у межах 2D). Цетруба Дала, труба Купера і сопло Вентурі з подвійним звуженням. Характерним для цих пристроїв є підвищений перепад тиску ∆. Це досягається за рахунок підвищення р1 внаслідок удару струменя в торцеву площину звужувального пристрою, і головне, за рахунок зниження p2 у результаті відриву струменя від стінки в горлі труби. В усіх цих пристроях відсутнє циліндричне горло і відразу ж після звуження починається невеликий вихідний конічний дифузор.
Труба Дала
Проточна частина труби Дала (рисунок 2.7) складається з двох конусів: короткого і більш довгого. Між конусами мається досить вузька циліндрична шийка, у якій прорізана кільцева щілина, що служить для відбору тиску p2. На своїх зовнішніх кінцях обидва конуси утворюють торцеві сходинки. Перед сходинкою у вхідного конуса відбирається тиск р1. Проточна частина укладена в зовнішній циліндричний кожух.
Підвищений перепад тиску в трубі Дала виходить головним чином унаслідок значного зниження тиску безпосередньо в стінки за рахунок відриву струменя в місці її переходу від вхідного конуса до вихідного. На весь переріз горла це зниження не поширюється.
Рисунок 2.7 Труба Дала
Тому якщо вимірювати p2 у центрі горла на осі труби, то перепад тиску виявиться в два з половиною разу менше, ніж при вимірі р2 у стінки труби. Крім того, деяке незначне підвищення перепаду тиску виходить за рахунок удару струменя в торцеву сходинку вхідного конуса, наслідком чого є збільшення р1. Перепад тиску в трубі Дала в середньому в два рази більше, ніж у труби Вентурі при тому самому відношенні d/D.
Що стосується абсолютної втрати тиску в трубі Дала, те вона близька до втрати тиску в трубі Вентурі. Це пояснюється тим, що трохи гірше відновлення тиску в дифузорі компенсується зменшенням утрат на тертя. Таким чином, труби Дала застосовні лише при порівняно великих числах Rе. Крім того, вони вимагають більших довжин прямих ділянок, ніж сопла, діафрагми й особливо труби Вентурі. На жаль, не всі опубліковані дослідження труб Дала дають узгоджені між собою результати.
Труби Хупера
У США Хупер досліджував витратомірну трубу, схематично показану на рисунку 2.8. Вхідна частина утворена дугою, циліндричної частини в горлі немає. Безпосередньо до горла примикає конічний дифузор. Вихідний отвір дифузора небагато менш площі труби, на зразок того, як в укорочених сопел Вентурі або труб Дала. Тиск р1 виміряється безпосередньо перед входом у трубу, тиск р2 у її горлі.
Рисунок 2.8 Труба Хупера
На рисунку 2.9. показані отримані розрахунковими шляхом криві залежності остаточної втрати тиску від довжини і кута дифузора для труби, що має d/D = 0,782. Звертає на себе увагу надзвичайна мала величина остаточної втрати (порядку 1,5 — 2 %), а також та обставина, що мінімуми відповідають досить малим довжинам L дифузора. При менших d/D остаточна втрата зростає, але все-таки залишається дуже незначною. Так, при d/D = 0,505 остаточна втрата становить 4,5 — 6 %.
Малі значення відносних остаточних утрат тиску в трубах Хупера, як і в трубах Дала, пояснюються, насамперед, великими значеннями вимірюваного перепаду.
Радіус дуги, по якій профілюється вхідна частина труби Хупера, сильно впливає як на величину коефіцієнта витікання, так і на залежність його від числа Re.
Рисунок 2.9 Залежність втрати тиску δp/∆p від довжини L/D дифузора і кута його конусності при d/D=0,782 для труби Хупера
Деякі досліди показали, що труби Хупера вимагають порівняно незначних довжин прямих ділянок, але Феррон, що досліджував вплив різних осесиметричних профілів швидкостей, знайшов, що труби Хупера більш чуттєві до профілю швидкостей, ніж сопла або діафрагми і тим більше труби Вентурі. Таким чином, питання про необхідну довжину прямих ділянок для труб Хупера вимагає додаткових досліджень.