Министерство образования и науки Украины Национальная металлургическая академия Украины Кафедра автоматизации производственных процессов

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине: Метрология, технологические измерения и приборы

Тема: Расчёт сужающего устройства при измерении расхода вещества

методом переменного перепада давления.

Вариант №6

Выполнил:

ст.гр. АВ01-09-2

Змерзлый А.Г.

Проверил:

Шибакинский В.И.

Днепропетровск 2011

Сущность метода

Метод переменного перепада давления при измерении расхода основан на дроссилировании(сужении) потока вещества с помощью сужающего устройства.

Сущность метода состоит в образовании перепада статических давлений до и после сужающего устройства, которое функционально связано со скоростью потока вещества:

v = f( P).

Перепад давления образуется за счет того, что в месте сужения кинетическая энергия потока возрастает, а потенциальная энергия уменьшается. А так как характеристикой потенциальной энергии является статическое давление, то образуется перепад давления до и после сужения.

Диафрагма (рис. 1а) есть тонкий диск, который имеет центральное отверстие. При преодолении потоком диафрагмы происходит его внезапное сужение, которое сопровождается довольно интенсивным вихреобразованием , в особенности после диафрагмы . Вихри, которые получаются перед диафрагмой, в преобладающей части выносятся потоком, поэтому потери энергии перед диафрагмой очень маленькие.(1-2%). Основная же потеря энергии потоком происходит после диафрагмы. Статическое давление измеряют непосредственно перед и после диафрагмы (рис. 1а). В измерительной технике потерю энергии на диафрагме оценивают от перепада статического давления. Для диафрагм эта величина составляет в среднем 0,4-0,5%. Главной характеристикой, как диафрагмы, так и других указанных здесь суживающих устройств, является модуль или относительная площадь , что представляет собой отношение площади наиболее узкого пересечения устройства – S к площади поперечного пересечения трубопровода - S :

m=

где d - диаметр отверстия диафрагмы (устройства), м;

D - внутренний диаметр трубопровода, м.

Трату жидкости определяют по скорости в наиболее узком месте потока. Для диафрагмы расположение его однозначно неопределенно, поэтому статическое давление измеряют сразу после диафрагмы, а несоответствие его наиболее узкого пересечения потока учитывают соответствующим поправочным коэффициентом.

Внутренний диаметр корпуса диафрагмы равен (с допустимым отклонением +1%) диаметру трубопровода D .

В камерной диафрагме давление и дифманометр передаются посредством двух кольцевых уравнительных камер, расположенных в её корпусе перед и за заслонкой с отверстием, соединенных с полостью трубопровода двумя кольцевыми щелями или группой равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий (не менее 4х с каждой стороны диска). Кольцевая камера перед диском называется «+», а за ним – «-». Наличие у диафрагмы кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления. Площадь аb поперечного сечения кольцевой камеры должна составлять не менее половины площади кольцевой щели или группы отверстий, площадь каждого из которых равна 12-16 мм . Толщина h внутренней стенки кольцевой камеры берется не менее двойной ширины кольцевой щели с h>2C.

Ширина С кольцевой щели и диаметр отдельного отверстия для отбора давления у камерных и бескамерных диафрагм при m<0,45 не превышает 0,03 D . Т.е. С 0,03 D , d 0,03 D , а при m>0,45 лежит в пределах 0,01-0,02 D . Одновременно С не должна выходить за пределы 1-10мм.

Толщина E диска диафрагмы не превышает 0,05 D . E 0,05 D , отверстие в нем d -расчетная величина. Со стороны входа потока оно имеет острую входную кромку под углом 90, за которой расположена цилиндрическая часть длиной e, составляющей

0,005-0,02 D . При E>0,05 D цилиндрическая часть отверстия оканчивается на выходе потока коническим расширением под углом , равным 30-45 . При m>0,5 величина e 1/3E.

Точность измерения расхода при помощи диафрагмы зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода . Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин. При d <125мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал отражения.