1.2.2Расчет диафрагм и сопел
Приводимые далее расчетные формулы (равно как и методы расчета) справедливы для любых сужающих устройств, и в том числе, для стандартных диафрагм и сопел, но, разумеется, числовые значения коэффициентов расхода a и поправочных множителей e на изменение плотности газа и пара будут различны для разных сужающих устройств.
Учитывая, что площадь круглого отверстия сужающего устройства F0 = pd2/4 и Dp = p1 — p2, а также производя соответствующую подстановку в формулы расхода (1),(2), получим значения Qм и Qо в виде:
,
где Dp измеряются в паскалях.
В большинстве технических расчетов применяют не секундный, а часовой расход. Измерять же диаметр d удобнее в миллиметрах, а не метрах.
С учетом вышеизложенного получим следующие выражения для Qм (кг/ч) и Qо (м3/ч):
(3)
/1/
1.2.3Погрешности измерения расхода с помощью диафрагм и сопел
Уравнения расхода, например (3), содержат пять множителей a, e, r1/2, Dp1/2, d2, от погрешностей которых зависит погрешность измерения расхода Qм или Qо. Имеются в виду случайные погрешности перечисленных величин. Систематические погрешности должны быть устранены или же учтены соответствующими поправками. Если были бы известны средние квадратические случайные погрешности sa, se, sd, sr, sDp, то на основании закона сложения средних погрешностей можно записать
(4)
В общем случае погрешность коэффициента расхода sa надо определять по формуле (5):
(5)
В формуле (5) через saи обозначена исходная погрешность а, которой оценивается достоверность коэффициента a.
m = (d/D)2,
где D — диаметр трубы;
d — диаметр диафрагмы;
m — относительная площадь сужающего устройства.
Согласно стандарту ИСО 5167
для диафрагм с угловым и фланцевыми
отборами saи =
0,3 %
при т < 0,36
и saи =
0,5
%
при т > 0,36.
Для сопел saи = 0,4 %
при т < 0,36
и saи = 
%
при т > 0,36.
В правилах РД 50-213-80
для сопел saи =
0,3 %
при т £ 0,25
и saи =
%
при m > 0,25.
Если при определении т допущена погрешность из-за неточного измерения значений d и D, то возникает дополнительная погрешность sam коэффициента a, которую можно определить, исходя из формул (6) и (7) и зная погрешности sdи sD.
(6)
(7)
Тогда:
,
откуда для диафрагм
(8)
и для сопел
(9)
Значения sd и sD зависят от точности измерения d и D. Максимальная погрешность измерения d находится в пределах от 0,02 до 0,1 %. Соответственно sd будет изменяться от 0,01 до 0,05 %.
Погрешность измерения перепада давления Dp или, иначе говоря, погрешность дифманометра будет определяться разными формулами, которые зависят от того, отнесен ли класс точности S дифманометра (т. е. основная погрешность показаний прибора в процентах) к верхнему пределу измерения разности давлений SDp или же к верхнему пределу измерения расхода SQ Эти формулы имеют вид:
(10)
Согласно ГОСТ 18140-84 дифманометры, предназначенные для работы в комплекте с сужающими устройствами, имеют класс SQ отнесенный к верхнему пределу измерения расхода. Обычно SQ = (0,5¸1,5) %. /1/
1.2.4Недостатки
Недостатком метода являются относительно большие погрешности (1 — 2%), обусловленные демпфирующим действием сужающего устройства, нелинейной зависимостью между расходом и перепадом давлений, неравномерным распределением давления, износом сужающего устройства, изменением плотности вещества и др. Последняя причина особенно существенна при измерении расхода газа или пара.