Студопедия — Расходомеры переменного перепада давления. Из парка существующих расходомеров более 60% составляют расхо- домеры переменного перепада давления
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расходомеры переменного перепада давления. Из парка существующих расходомеров более 60% составляют расхо- домеры переменного перепада давления






Из парка существующих расходомеров более 60% составляют расхо- домеры переменного перепада давления. Такое широкое их применение объясняется невысокой стоимостью, простотой конструкции и эксплуата- ции, а также отсутствием необходимости в дорогостоящих образцовых ус- тановках для градуировки. Из более чем двухсот типов используемых в мировой практике расходомеров, эти расходомеры являются единствен- ными нормализованными средствами измерения расхода.

Измерение расхода по этому методу основано на изменении потен- циальной энергии (статического давления) вещества, протекающего через сужающее устройство в трубопроводе. Сужающим устройством называет- ся техническое устройство, устанавливаемое в измерительном трубопро- воде, со сквозным отверстием для создания перепада давления среды пу- тем уменьшения площади сечения трубопровода (сужения потока).

В измерительной технике в качестве сужающих устройств (первич- ных преобразователей) используют диафрагмы, сопла, сопла и трубы Вен- тури.


Диафрагма (рис. 4.8) представляет собой тонкий диск, установлен- ный в трубопроводе так, чтобы отверстие в диске было концентрично внутреннему контуру сечения трубопровода.

При измерении расхода по методу переменного перепада давлений протекающее вещество должно полностью заполнять все сечение трубо- провода и сужающего устройства; поток в трубопроводе должен быть практически установившимся; фазовое состояние веществ не должно из- меняться при прохождении их через сужающее устройство (жидкость не должна испаряться, пар должен оставаться перегретым и т.п.).

Сужение потока (рис. 4.7) начинается до диафрагмы (сечение I-I); за- тем на некотором расстоянии за ней (сечение II-II) благодаря действию сил инерции поток сужается до минимального сечения (диаметр d2), а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диа- фрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением, причем зона вихрей за диафрагмой больше, чем перед ней.

Давление потока около стенки трубопровода несколько возрастает

до величины Р 1 из-за подпора перед диафрагмой и снижается до мини-


 
мального значения


P 2′


за диафрагмой в наиболее узком сечении потока.

 

Далее, по мере расширения струи, давление потока около стенки снова повышается, но не достигает прежнего значе- ния. Потеря части давления Pп определяется, главным обра- зом, потерей энергии на тре- ние и завихрения.

Изменение давления по- тока по оси трубопровода практически совпадает с из- менением давления около его стенки, за исключением уча- стка перед диафрагмой и не- посредственно в ней, где дав-

ление потока по оси трубы


 

Рис.4.7. Вид потока и изменение дав-

ления при прохождении потока через сужающее устройство


 

снижается (штриховая линия).

Разность давлений (P 1′− P 2′)


является перепадом, зависящим от расхода протекающей через трубопро-

вод среды. По конструктивным соображениям и в виду невозможности


практического определения зоны для измерения


P 2′ в расчет принимается


перепад давления


(P 1 − P 2), т.е. непосредственно около стенок трубопрово-


да до и после сужающего устройства.

Компенсация разницы между (P 1′− P 2′) и

нием поправочных коэффициентов.


(P 1 − P 2)


 

 

достигается введе-


Теория и основные уравнения метода переменного перепада давле- ний одинаковы для сужающих устройств всех видов; различаются лишь некоторые коэффициенты в уравнениях, определяемые опытным путем.

Выведем уравнение расхода для случая, когда в трубопроводе уста-

новлена диафрагма, и по трубопроводу протекает несжимаемая жидкость,

плотность которой ρ до и после сужения остается неизменной.

Запишем уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости при по-

стоянной плотности и отсутствии обмена энергии с окружающей средой с учетом потерь и неравномерности распределения скоростей для сечений I и II горизонтального трубопровода:


 
P 1 +φ


v
v
1 +ψ


1 = P 2 +φ


v
2 +ψ


2 v 2

v
2 + ξ 2


 

 

, (4.4)


ρ 1 2


1 2 ρ 2 2 2 2 2


 

где v 1, v 2 – средние скорости потока в сечениях I и II соответственно;


φ1,


φ2– коэффициенты Кориолиса, равные отношению действительной кине-

тической энергии потока к его средней кинетической энергии в указанных

сечениях потока; ψ1, ψ2 – доли скоростного напора до и после сужающего

устройства, учитывающие разность значений измеренного давления от

 
давления в сечениях I и II; ξ v 2 /2 – потери кинетической энергии на участке

I-II; ξ – коэффициент сопротивления.

Из условия неразрывности струи следует:

S 1 v 1= S 0 v 0= S 2 v 2,

где S 1, S 0, S 2 – площади поперечного сечения соответственно трубопровода,

отверстия диафрагмы и наиболее суженного места струи.

Отношение S 0/ S 1= β;2 называется относительной площадью сужающе- го устройства (коэффициент β=d/D называется относительным диаметром отверстия сужающего устройства), а отношение S 2/S0= μ – коэффициентом сужения потока.


С учетом этих коэффициентов значения скорости потока v 1 и v 2 че- рез скорость v 0 в отверстии диафрагмы площадью сечения S0 рассчитыва- ются по формулам:

v = v β 2, (4.5)

1 0

v 2 = v 0 μ. (4.6)

Подставив (4.5) и (4.6) в уравнение (4.4) и решив его относительно

v 0, получим:


 
v = μ


2 (PP)


 

(4.7)


 
φ2+ψ 2


+ ξ −φ β 4μ2 −ψ


β 4μ2 ρ 1 2


 

Подставив (4.7) в уравнение (4.1) для вычисления объемного расхо-

да, получим расход, проходящий через отверстие сужающего устройства


Q = S v = S μ


2 (PP)


 

(4.8)


0 0 0


φ +ψ


+ξ −φ β 4μ2 −ψ β 4μ2 ρ 1 2


2 2 1 1

Умножив и разделив правую часть уравнения (4.8) на коэффициент скорости входа


E =

получим следующее уравнение:


 

1

 
1 − (S 0 / S 1)


Q = S CE


2 (PP),


 

 

где


0 ρ 1 2


 
 
μ 1− β 4

C =


φ2+ψ 2


+ξ −φ β 4μ2 −ψ


β 4μ2


 

называется коэффициентом истечения. Существующие теоретические ме- тоды расчета коэффициента истечения, как правило, не обеспечивают дос- таточную для практики точность. Поэтому значения коэффициентов исте- чения, стандартизованные в отечественных и зарубежных нормативных документах, являются результатом обработки высокоточных многочис- ленных экспериментальных исследований.

Произведение α = CE называется коэффициентом расхода. Коэффи-

циент расхода учитывает неравномерное распределение скоростей по се-

чению потока, обусловленное вязкостью жидкости и трением о стенки трубопровода, измерение давления не в центре потока, а у стенок трубо- провода и введение в уравнение расхода сечения S 0 вместо неопределенно-


го наименьшего сечения струи S 2. Коэффициент расхода для сужающих устройств различных типов определяют опытным путем.

Уравнения расхода для несжимаемой жидкости в объемных (м3/с) и

массовых (кг/с) единицах будут соответственно иметь вид:


Q = α S


2 (PP)


0 ρ 1


2; (4.9)


 


= α S 0


2ρ(P 1 − P 2), (4.10)


При выводе уравнения (4.9) было сделано допущение, что плотность среды при ее течении через сужающее устройство не изменяется. Это до- пущение справедливо для несжимаемых сред. Для газов такое допущение может привести к значительной неопределенности результатов измерений. Поэтому, при измерении расхода сжимаемых сред (газов и паров), особен- но при больших перепадах давлений в сужающем устройстве, необходимо

учитывать уменьшение плотности ρ, вызванное снижением давления при

прохождении через сужающее устройство, поэтому массовый расход (а

также объемный), отнесенный к начальному значению ρ, несколько

уменьшится.

Время прохождения газов и паров через сужающее устройство на- столько незначительно, что их сжатие и последующее расширение проис- ходят практически без обмена тепла с окружающей средой, т.е. адиабати- чески. Поэтому уравнения расхода для газов и паров в объемных и массо- вых долях имеют вид:


Q = α s ε


2 (PP)


ρ
0 1 2

1


; (4.11)


= α s


2ρ1 (P 1 − P 2), (4.12)


где ε - поправочный множитель на расширение измеряемой среды, назы-

ваемый коэффициентом расширения; ρ 1 - плотность потока перед входом

потока в отверстие сужающего устройства.

Уравнения (4.11) и (4.12) действительны до тех пор, пока скорость потока в сужающем устройстве остается меньше критической, т.е. меньше скорости звука в данной среде. Уравнения расхода для газов и паров отли- чаются от уравнений расхода для несжимаемой жидкости только коэффи-

циентом ε. Значения коэффициента расширения ε для различных сужаю-

щих устройств и разных случаев измерения даны в справочниках.








Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 952. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Случайной величины Плотностью распределения вероятностей непрерывной случайной величины Х называют функцию f(x) – первую производную от функции распределения F(x): Понятие плотность распределения вероятностей случайной величины Х для дискретной величины неприменима...

Схема рефлекторной дуги условного слюноотделительного рефлекса При неоднократном сочетании действия предупреждающего сигнала и безусловного пищевого раздражителя формируются...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Расчет концентрации титрованных растворов с помощью поправочного коэффициента При выполнении серийных анализов ГОСТ или ведомственная инструкция обычно предусматривают применение раствора заданной концентрации или заданного титра...

Психолого-педагогическая характеристика студенческой группы   Характеристика группы составляется по 407 группе очного отделения зооинженерного факультета, бакалавриата по направлению «Биология» РГАУ-МСХА имени К...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия