2. Нестандартизированные сужающие устройства

К нестандартизованным сужающим устройствам от­носятся трубы Вентури, сегментные диафрагмы, специ­альные сопла и диафрагмы и др.

Для измерения расхода влажных газов и загрязненных жидкостей применяются сегментные диафраграмы, которые представляют собой кольца с вваренным в них диском с вырезанными в его нижней части сегментом. Сегмент предназначен для освобождения основного потока от осадков.

Расход пульсирующих потоков газа или пара измеряется обычными дифманометрами./10/

Трубы Вентури могут применяться в трубопроводах диаметром от 100 до 800 мм. Их рекомендуется применять при измерении расхода пульп и суспензий, а также в тех случаях, когда при установке других сужающих устройств потеря давления из-за высоких скоростей может оказаться слишком боль­шой, например при измерениях больших расходов жид­костей.

Труба Вентури состоит из входного ко­нуса, цилиндрической средней части и выходного конуса.

Рис. 4

Обычно перед входным конусом помещается дополнитель­ный цилиндрический патрубок с внутренним диаметром D. Переход от переднего цилиндра к входному конусу и от входного конуса к среднему цилиндру должен быть плав­ным. Переход от среднего цилиндра к выходному конусу осуществляется без закругления. Труба Вентури назы­вается длинной, если наибольший диа­метр выходного конуса равен диаметру трубопровода, и короткой, если указанный диаметр меньше диаметра трубопровода. Отбор статических давлений дол­жен производиться через кольцевые камеры, соединенные не менее чем шестью отверстиями с внутренней полостью трубопровода.

На основе анализа способов и областей применения сужающих устройств можно сделать вывод о возможности их применения в разрабатываемой системе. При этом согласно рекомендациям ИСО и Правил 28–64 выбор сделан в пользу стандартных сужающих устройств, а именно диафрагмы с угловым отбором давления, которая предпочитается соплу вследствие более низкой стоимости изготовления.

2. Расчет стандартного сужающего устройства

Расчет сужающего устройства проводится в целях определения диаметра dего отверстия и окончательного выбора модели расходомера.

Определить dнепосредственно из уравнений расхода нельзя потому, что в них кромеdнеизвестен коэффициент расходаα который является функцией. Для газа и пара имеется еще и третье неизвестноеε. Уравнение массового расхода имеет вид:

(1)

Умножим и разделим правую часть этого выражения на D². Обозначим(d/D)²=mи решим уравнение (1) относительноmα. После необходимых преобразований можно получить

(2)

Это уравнение – основное и исходное при расчете всех сужающих устройств за исключением труб Вентури. Из последнего уравнения находят mα, подставляя в него заданное значение (р₁ – р₂), а вместо Q_М предельное значение шкалы дифманометра, которое выбирается из нормального ряда шкал. Для жидкостей ε=1. Затем определяют коэффициент расхода α, как функцию произведения mα.. Для этого надо иметь для каждого типа сужающего устройства или таблицы, или кривые, или формулы связывающие mα c α. Последнее действие можно и не производить, если имеются таблицы, связывающие mα непосредственно с m.

Затем находят поправочные коэффициенты и уточняют значение α.

Шероховатость трубопровода заостряет профиль скоростей и несколько увеличивает α, особенно при малых диаметрах труб. Поэтому для труб, диаметр которых меньше 300 мм, вводится поправочный коэффициент k_ш, учитывающий среднюю степень шероховатости трубы, а также поправочный коэффициент k_п, учитывающий притупление входной острой кромки.

Истинное значение коэффициента расхода

(3)

Искомый диаметр d определяют из выражения

(4)

Порядок расчета

Задаем параметры сужающего устройства:

Q_М=1280 кг/ч;

_агента=1072 кг/м³;

D =0,020 м;

t₁=10^o;

(р₁ – р₂)=0,4 кгс/см²;

 =1.

Подставляем в основное расчетное выражение:

(4)

Из таблицы соответствия α и mα находим α: α =0,62;

Находим m:

(5)

Из справочных кривых находим поправочные коэффициенты:

при D=200 мм,m=0,2k_ш=1,002,k_п=1,0035.

Тогда истинный коэффициент расхода

(6)

Находим d:

(7)