3
Қазақстан Республикасының
Білім және ғылым
министрлігі
Д.Серікбаев атындағы
ШҚМТУ
Министерство
образования и науки
Республики Казахстан
ВКГТУ
им. Д.Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФИТЭ
___ Г.Х. Мухамедиев
«___» _________2012г
ЖЫЛУТЕХНИКАЛЫҚ ӨЛЩЕУ ЖӘНЕ БАҚЫЛАУ
5В071700 «Жылу энергетика» мамандығы бойынша бақылау жұмыстарын
жасауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар жинағы
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ
Методическое указание и задания для контрольной работе для студентов
специальности 5В071700 «Теплоэнергетика»
Специальность: 5В071700 «Теплоэнергетика»
Өскемен
Усть-Каменогорск
2012
4
Методическое указание разработано на кафедре промышленной энергетики на
основании рабочего учебного плана для студентов специальности 5В071700
«Теплоэнергетика».
Обсуждено на заседании кафедры
Зав. кафедрой
Т.А. Сегеда
Протокол № ____ от ___________2012 г.
Одобрено методическим советом факультета информационных технологий и
энергетики
Председатель
А.П. Парамзин
Протокол № ____ от ___________2012 г.
Разработал
Р.М. Отчегарова
Нормоконтролер
Е.В.Петрова
5
Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева
Отчегарова Р.М.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ
Методическое указание и задания для контрольных работ для студентов
специальности 5В071700 «Теплоэнергетика»
Усть-Каменогорск
2012
6
УДК 621.1.
Р.М. Отчегарова. Теплотехнические измерения и контроль: Методическое
указание и задания для контрольных работ для студентов специальности
5В071700 «Теплоэнергетика»
/ ВКГТУ. – Усть-Каменогорск, 2012.
Утверждено на заседании кафедры - Промышленная энергетика.
Протокол № _____ от _________ 2012 г.
© Восточно-Казахстанский
государственный
технический университет
им.Д.Серикбаева, 2012
7
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ……………..………………………
1.1 Выбор сужающего устройства и дифманометра………..................
1.2 Расчет диаметра отверстия сужающего устройства…………........
2 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ…………………………………………...
2.1 Измерение температуры…………………………………………….
2.2 Измерение давления…………………………………………………
2.3 Измерение расхода………………………………………………….
3 ПРИМЕР РАСЧЕТА СУЖАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА……………..
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………….
4
5
9
11
22
22
24
26
27
33
34
8
ВВЕДЕНИЕ
Методическое указание регламентирует основы измерения расходов газов
и жидкостей методом переменного перепада давления и общие технические
требования к расходометрным устройствам состоящим из расходомера
(стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения
параметров среды и соединительных линий) и прямых участков
трубопроводадо и после сужающего устройства с местными сопротивлениями.
9
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Одним из наиболее распространенных и изученных является способ
измерения расхода жидкостей, газов и пара в трубопроводах по перепаду
давления в сужающем устройстве. Сужающее устройство выполняет функции
первичного преобразователя, устанавливается в трубопроводе и создает в нем
местное сужение, вследствие чего при протекании вещества повышается
скорость в суженном сечении по сравнению со скоростью потока до сужения.
Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии вызывает
уменьшение потенциальной энергии потока в суженном сечении.
Соответственно статическое давление в суженном сечении будет меньше, чем в
сечении до сужающего устройства. Таким образом, при протекании вещества
через сужающее устройство создается перепад давления ∆р =р1 - р2, зависящий
от скорости потока и, следовательно, расхода жидкости. Отсюда следует, что
перепад давления, создаваемый сужающим устройством, может служить мерой
расхода вещества, протекающего в трубопроводе, а численное значение расхода
вещества может быть определено по перепаду давления ∆р, измеренному
дифманометром.
В качестве сужающих устройств для измерения расхода жидкостей, газов
и пара широко применяют стандартные диафрагмы, сопла и сопла Вентури. В
особых случаях измерения расхода находят также применение не
нормализованные типы сужающих устройств.
Диафрагма (рисунок 1) представляет собой тонкий диск с отверстием круглого
сечения, центр которого лежит на оси трубы. Сужение потока начинается до
диафрагмы, и на некотором расстоянии за диафрагмой поток достигает
минимального сечения. Далее поток постепенно расширяется до полного
сечения трубопровода. На рисунке 1 сплошной линией представлена кривая,
характеризующая распределение давлений вдоль стенки трубопровода; кривая,
изображенная штрихпунктирной линией, характеризует распределение
давлений по оси трубопровода. Как видно, давление за диафрагмой полностью
не восстанавливается. При протекании вещества через диафрагму за ней в углах
образуется мертвая зона, в которой вследствие разности давлений возникает
обратное движение жидкости или так называемый вторичный поток.
Вследствие вязкости жидкости струйки основного и вторичного потоков,
двигаясь в противоположных направлениях, свертываются в виде вихрей. На
вихреобразования за диафрагмой затрачивается значительная часть энергии, а
следовательно, имеет место и значительная потеря давления. Изменение
направления струек перед диафрагмой и сжатие струи после диафрагмы имеют
незначительное влияние. Отбор давлений р1 и р2 осуществляется с помощью
двух отдельных отверстий, расположенных непосредственно до и после диска
диафрагмы в углах, образуемых плоскостью диафрагмы и внутренней
поверхностью трубопровода.
10
Рисунок 1- Диафрагма
Рисунок 2 - Сопло
Рисунок 3 - Сопло Вентури
11
Сопло (рисунок 2) выполнено в виде насадки с круглым концентрическим
отверстием, имеющим плавно сужающуюся часть на входе и развитую
цилиндрическую часть на выходе. Профиль сопла обеспечивает достаточно
полное сжатие струи, и площадь цилиндрического отверстия сопла может быть
принята равной минимальному сечению струи (Fo=F2). Вихреобразование за
соплом вызывает меньшую потерю энергии, чем у диафрагмы. Кривые
изменения давления вдоль стенки и по оси трубопровода (пунктирная линия)
имеют тот же характер, что и для диафрагмы, но остаточная потеря давления р п
для сопла немного меньше, чем для диафрагмы. Однако следует отметить, что
при равных перепадах давления для одного и того же расхода площадь
проходного отверстия Fo для диафрагмы больше, чем для сопла, поэтому
потеря давления в этом случае практически одинакова. Отбор давлений р1 и р2
до и после сопла осуществляется так же, как и у диафрагмы.
На рисунке 3 представлено сопло Вентури, которое состоит из
цилиндрического входного участка, плавно сужающейся части, переходящей в
короткий цилиндрический участок, и из расширяющейся конической части –
диффузора. В этой форме сужающего устройства главным образом благодаря
наличию выходного диффузора потеря давления значительно меньше, чем у
диафрагм и сопла.
Отбор давлений р1 и р2 осуществляется с помощью двух кольцевых
камер, каждая из которых соединяется с внутренней полостью сопла Вентури
группой равномерно расположенных по окружности отверстий.
Принцип измерения расхода вещества по перепаду давления, создаваемому
сужающим устройством, и основные уравнения одинаковы для всех типов
сужающих устройств, различны лишь некоторые коэффициенты в этих
уравнениях, определяемые опытным путем.
Допускаются к эксплуатации дифманометры и приборы для измерения
параметров среды, серийно выпускаемые промышленностью или опытным
производством
и
удовлетворяющие
требованиям
действующих
государственных
стандартов
или
прошедшие
государственную
метрологическую аттестацию.
Приведенные в методическом указании положения справедливы при
соблюдении следующих условий измерения:
а) характер движения потока в прямых участках трубопроводов до и
после сужающего устройства должен быть турбулентным, стационарным
(ГОСТ 23868-79);
б) фазовое состояние потока не должно изменяться при его течении через
сужающее устройство (жидкость не испаряется, растворенные в жидкости газы
не выделяются, исключается конденсация водяного пара из газов с
последующим выпадением жидкой фазы в трубопроводе вблизи сужающего
устройства);
в) во внутренней полости прямых участков трубопроводов до и после
сужающего устройства не скапливаются осадки в виде пыли, песка,
металлических предметов и других видов загрязнений;
12
г) на поверхности сужающего устройства не образуются отложения,
изменяющие его конструктивные параметры, геометрию;
д) пар является перегретым; при этом для пара справедливы все положения,
касающиеся изменения расхода газа.
Допускается измерять расход влажного пара диафрагмами при соотношении
плотности паровой (п) и жидкой (ж) фаз п/ж 0,002 при массовой доле
жидкого компонента в парожидкостной смеси не более 0,2 (в долях единицы).
Показание дифманометра в этом случае соответствует расходу сухой части
влажного пара, в связи с чем диафрагмы следует рассчитывать по расходу и
плотности паровой фазы.
Допустимые диапазоны значений диаметров трубопроводов D и относительных
площадей сужающих устройств m должны находиться в пределах:
для диафрагм с угловым способом отбора перепада давления
50 мм D 1000 мм
0,05 m 0,64;
для диафрагм с фланцевым способом отбора перепада давления
50 мм D 760 мм
0,04 m 0,56;
диаметр отверстия диафрагм независимо от способа отбора перепада давления
принимается d 12,5 мм;
для сопел в случае измерения расхода газа
50 мм D
0,05 m 0,64;
для сопел в случае измерения расхода жидкости
30 мм D
0,05 m 0,64;
для сопел Вентури
65 мм D 500 мм
0,05 m 0,60;
диаметр отверстия сопел и сопел Вентури d 15 мм;
для труб Вентури
50 мм D 1400 мм
0,10 m 0,60;
13
В случае измерения расхода газа отношение абсолютных давлений на
выходе и входе сужающего устройства должно быть больше или равно 0,75.
При измерении расхода газов и жидкостей допускается применять как угловой,
так и фланцевый способы отбора перепада давления на диафрагмах и угловой
способ отбора на соплах, соплах Вентури и трубах Вентури.
Всесторонние исследования суживающих устройств позволили нормализовать
диафрагмы, сопла и сопла Вентури, т.е. использовать стандартные значения
коэффициентов расхода без проведения индивидуальной градуировки. При
изготовлении и установке стандартных суживающих устройств должны
соблюдаться требования, изложенные в правилах и соответствующих ГОСТах.
При выборе сужающего устройства следует иметь в виду, что установка
последнего приводит к потере давления в трубопроводе. При одном и том же
значении т потеря давления в диафрагме больше, чем в сопле. Однако следует
отметить, что при равных перепадах давления для одного и того же расхода
среды значение т для диафрагмы больше, чем для сопла, поэтому практически
потеря давления при использовании диафрагм и сопл приблизительно
одинакова. У сопла Вентури главным образом благодаря наличию на выходе
диффузора, способствующего более полному восстановлению потенциальной
энергии потока, потеря давления значительно меньше, чем у диафрагмы и
сопла. Сопло Вентури рекомендуется применять в тех случаях, когда в
промышленных установках при измерении расхода вещества большие потеря
давления недопустимы. Потеря давления в коротком сопле Вентури
сравнительно небольшая, если выходной диаметр диффузора составляет не
менее 0,75 D20.
1.1 Выбор сужающего устройства и дифманометра
При выборе сужающего устройства необходимо руководствоваться
следующими соображениями:
потеря давления (энергетические потери) в сужающих устройствах
увеличивается в следующей последовательности: сопло Вентури, длинное
сопло, диафрагма;
при одних и тех же значениях m и Р и прочих равных условиях сопло
позволяет измерять больший расход, чем диафрагма, и обеспечивает более
высокую точность измерения по сравнению с диафрагмой (особенно при малых
значениях m);
изменение или загрязнение входного профиля сужающего устройства в
процессе эксплуатации влияет на коэффициент расхода диафрагмы в большей
степени, чем на коэффициент расхода сопла.
Тип и разновидность дифманометра выбирают, исходя из следующих
соображений:
дифманометр можно применять для измерения расхода только таких сред,
которые указаны в руководстве по эксплуатации данного прибора (если не
14
производится непрерывная защита чувствительного элемента дифманометра
или не применяются разделительные сосуды);
дифманометр, потребляющий электроэнергию, в случае его установки в
пожаро- и взрывоопасном помещении, должен удовлетворять требованиям
соответствующих нормативных документов;
максимальное рабочее движение в трубопроводе перед сужающим устройством
не должно быть больше максимального рабочего давления, на которое
рассчитан дифманометр.
Для серийно выпускаемых дифманометров верхнему перепаду измерения
расхода должен соответствовать предельный номинальный перепад давления
∆рн=р1– р2, который следует выбирать из стандартного ряда чисел, указанных в
ГОСТ 18140-77.
1;
1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10;
16;
25;
40; 63;
100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500;
кгс/м2
0,4; 0,63; 1,0;
1,6;
2,5;
4,0; 6,3
кгс/см2
При этом необходимо исходить из следующего:
чем больше перепад давления ∆рн, тем меньше должна быть относительная
площадь m сужающего устройства для измерения заданного расхода. Чем
меньше m, тем выше точность измерения заданного расхода и тем больше
потеря давления в сужающем устройстве; если задана допустимая потеря
давления на сужающем устройстве, то за наибольшее значение ∆рн принимают
такое, при котором потеря давления еще остается меньше допустимой.
в тех случаях, когда потеря давления в сужающем устройстве не имеет
значения, перепад ∆рн выбирают таким, чтобы значение m было близким к 0,2
(дальнейшее уменьшение относительной площади целесообразно только для
уменьшения погрешности вследствие сокращения длины прямого участка
трубопровода).
Верхний предел измерений дифманометра устанавливают по заданному
наибольшему измеряемому расходу Qmax так, чтобы ближайшее значение Qпр,
взятое по ГОСТ 18140-77, было больше значения Qmax или равно ему.
Верхний предел измерения не следует завышать, так как это ухудшает
условия измерения среднего расхода Qср, что особенно при квадратичной
зависимости расхода от перепада давления. Поэтому иногда верхний предел
измерения устанавливают даже ниже Qmax, если максимальный расход
возникает редко и кратковременно.
При расширении диапазона измерения с помощью подключения к одному
сужающему устройству двух дифманометров диапазон показаний по шкале
одного прибора принимают равным 0-100 %, другого – 0-30 %.
Предельный номинальный перепад давления прибора со шкалой 0 – 100 %
выбирают, исходя из требований. Для прибора со шкалой 0 – 30 %
номинальный перепад давления, соответствующий отметке 30 %, принимают
равным 0,09 предельного номинального перепада прибора со шкалой 0-100 %.
Если дифманометры имеют разные стандартные значения ∆рн и Qпр, причем
Qпр2 Qпр1 и ∆рн2 ∆рн1, то сужающее устройство рассчитывают по параметрам
15
∆рн1 и Qпр1. Показания дифманометра с параметрами ∆рн2, Qпр2 умножают на
поправочный множитель КQ определяемый по выражению:
K Q = Qпр2 2
Qпр1 1
РН 2
,
РН 1
(1.1)
где 1 и 2 – поправочные множители, находят соответственно для ∆рн2 и
∆рн1.
Если поправочный множитель не вводится, то погрешность показаний
дифманометра с параметрами ∆рн1 и Qпр1, обусловленная его классом точности
и пренебрежением множителя КQ (в процентах Qпр1), определяется по формуле:
Q
пр = (0,01S P K Q 1 ) ïð 2 100
Qïð 1
(1.2)
где S Р - класс точности (по расходу) дифманометра.
1.2 Расчет диаметра отверстия сужающего устройства
Целью расчета сужающего устройства является определение его
проходного сечения (диаметра, модуля) для принятых исходных условий при
расчетной величине расхода Q и предельном номинальном перепаде давления
∆Р.
При расчете диаметра отверстия сужающего устройства для измерения
расхода газа в нормальных условиях необходимы следующие исходные
данные: максимальный измеряемый массовый расход Qм. max; средний
измеряемый массовый расход Qм.ср; компонентный состав газа или плотность
при нормальных условиях ном; температура газа t; абсолютное давление потока
перед сужающим устройством р; барометрическое давление окружающей
среды рб; допустимая потеря давления на сужающем устройстве
при
максимальном расходе газа рпд; влажность газа при рабочих условиях ;
внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством D; материал
трубопровода и сужающего устройства.
В качестве параметров р, рб, t, ном, потока газа принимают их
усредненное значение, исходя из условий и режимов работы расходомерного
устройства.
Условный диаметр трубопровода выбирают в соответствии с требованиями
соответствующих стандартов, исходя из обеспечения необходимого числа
Рейнольдса для соответствующих относительных площадей сужающих
устройств.
При этом получается следующий порядок расчета:
1 Определяется значение диаметра D трубопровода при температуре t:
16
d=d20 k t
''
D=D20 k t
''
(1.3)
2 Выбирается сужающее устройство (по заданию), тип и разновидность
дифманометра, его верхний предел измерений Qпр.
3 Определяется предельный номинальный перепад давления
дифманометра.
Здесь возможны два случая:
/
а) Задана допустимая потеря давления Рпд в сужающем устройстве при расходе
Qм.max
Определяют допустимую потерю давления Рпд при расходе Qпр
2
/ Qпр
;
Рпд Рпд
Q
м. max
(1.4)
Подсчитывают вспомогательную величину С:
С
Qпр.
0,01252 D 2
;
(1.5)
По вычисленному значению С, округленному до трех значащих цифр, и
заданной величине Рпд, находят искомое значение ∆Рн и приближенное
значение m (таблица П46 1 )
б) Допустимая потеря давления на сужающем устройстве не задана.
Определяют вспомогательную величину С, как указано выше. По номограмме
находят значение ∆Рн, соответствующее относительной площади m=0,2, если
при этом точка на линии m=0,2 соответствующая слому значению С,
располагается между двумя кривыми ∆Рн, то принимают ближайшее значение
∆Рн и определяют соответствующее при том же значении С, а в случае
/
необходимости и соответствующую потерю давления Рпд .
4 Определяется число Рейнольдса для среднего значения расхода Qм.ср. и
граничное число Рейнольдса Reгр.
При известном объемном расходе в рабочих условиях:
Re = 0,354
Q0
Q0
=0,354
D
D
при измерении ν в м2/сек и μ в (Па∙сек).
Для массового часового расхода Qм.ср.=Q0∙ρ число Рейнольдса (при D, мм)
(1.6)
17
Re = 0,354
Q ì .ñð
(1.7)
D
где Q0 – объемный часовой расход, м3/ч;
D – диаметр трубопровода, мм;
ν – кинематическая вязкость измеряемой среды, м2/сек;
μ – динамическая вязкость измеряемой среды, Па∙сек;
ρ – плотность измеряемой среды, кг/м3.
При подсчете чисел Re значения величин ν, μ, ρ принимают в рабочих условиях,
т.е. при соответствующих температурах и давлениях.
Значение динамической вязкости μ/ в таблицах часто дается в кгс∙сек/м2,
поэтому следуя из того, что 1 кгс∙сек/м2 = 9,81 Па∙сек имеем:
Re = 0,0361
Q0
Qì .ñð.
/ = 0,0361
D
D /
(1.8)
при измерении μ/ в кгс·сек/м2.
4.1 Минимальное допустимое число Рейнольдса Remin имеет значение:
а) у сопел и сопел Вентури:
Remin = 40000 при m<0,4
Remin = 30000 при m>0,4.
б) у диафрагм:
Для m
Remin
0,05 – 0,2
10000
0,2 – 0,5
20000
более 0,5
40000
При числах Re ниже Remin измерение расхода в промышленных условиях
считают невозможным.
4.2 Для трубопроводов круглого сечения с гладкой внутренней
поверхностью и острой входной кромкой у диафрагм граничные числа
Рейнольдса Reгр. Имеют значение:
а) для сопел и сопел Вентури:
m
0,05
0,1
0,2
0,3
Reгр. 60000 66000 900000 123000
б) для диафрагм:
m
0,05
0,1
0,2
0,3
Reгр.
22000 30000 56000 90000
0,4
0,5
0,6
0,65
164000 190000 198000 200000
0,4
0,5
0,6
0,7
135000 185000 240000 300000
5 Стандартные сужающие устройства, изготовленные по расчету
необходимо правильно установить. Иначе возникают трудно оцениваемые
18
дополнительные погрешности измерения. Существуют следующие основные
правила установки:
5.1 На длине 2D перед сужающим устройством действительный
внутренний диаметр трубопровода должен быть равен расчетному диаметру D.
На этой длине диаметр должен быть строго цилиндрическим. Отклонения
любого диаметрального размера от среднего не должен превышать 0,3% .
5.2 Внутренний диаметр трубопровода после сужающего устройства на
участке длиной 2D может отличаться от диаметра трубопровода до сужающего
устройства не более, чем на 2% .
5.3 На внутренней поверхности трубопровода длиной 2D до сужающего
устройства и на участке длиной 2D после него не должно быть никаких
уступов, а также заметных невооруженным глазом наростов и неровностей от
заклепок, сварных швов и т.п.
5.4 Смещение оси отверстия сужающего устройства относительно оси
трубопровода не должно превышать значений:
Диаметр
трубопровода D, мм
до 200
200-500
500-1000
более 1000
Допустимое смещение
осей, мм
0,6
1
2
3
5.5 До и после сужающего устройства, поток измеряемой среды должен
иметь установившейся характер. Для этого необходимо, чтобы до и после
сужающего устройства были прямые участки трубопровода постоянного
диаметра. Наименьшие длины прямых участков L2 после сужающего
устройства устанавливают в зависимости от модуля m сужающего устройства:
При модуле m
0,05
0,3
0,5
0,7
Наименьшее отношение L2/D20 4
6,5
7,5
8
Наименьшие длины L1 прямых участков до сужающего устройства много
больше и зависят не только от модуля m, но и от вида местного сопротивления,
расположенного до прямого участка (приложение Е).
Из приложения Е видно, что сужающие устройства надо стремиться
располагать не после местных сопротивлений, а до них, когда необходимые
длины прямых участков намного меньше.
Если длины L1 прямых участков чрезмерно большие, то их можно сократить
вдвое или втрое, при этом перепад давления (р1 – р2) должен измеряться с
помощью кольцевых щелей.
Во всех случаях наименьшие длины прямых участков дают сужающие
устройства с малым значением модуля m.
6 Вычисляется величина (mα)1 с четырьмя значащими цифрами по
выражению:
(mα)1 =
С
1 Р
(1.9)
19
где ε1 – коэффициент расширения газа, учитывающий изменение
плотности газа при прохождении его через сужающее устройство,
определяют по выражениям:
Ðïä/
1=1-(0,41+0,35m )
Ð
2
(1.10)
для сопел, сопел Вентури и труб Вентури
2
1
(1 m ) 1
2/ 1
1
P
1 m 2 2 /
P
1 1
0,5
P
P
(1.11)
(1.12)
где P - наибольший перепад давления в сужающем устройстве соответствующий Qном.пр. ( P и Р – в кгс/см2):
P = 0,9263 Рн
(1.13)
Для известных значений (m)1 находят с четырьмя значащими цифрами m1,
посредством деления величины (m)1 на соответствующее значение :
m1 =
(m )1
(1.14)
Коэффициент расхода диафрагмы с угловым способом отбора Р и острой
входной кромкой устанавливаемых в трубопроводах с относительной
шероховатостью
25...для...m 0,09;
k
4
10 2375 m 1817 ,5 m 356 ,5...для...0,09 m 0,13;
D
3,9 10 3 exp 14,2 m ...для...m 0,13;
в диапазоне чисел Рейнольдса Remin Re 108 определяют по формуле
20
0,5959 0,0312 m1,05 0,1840 m 4
1
0, 75
6
10
1, 25
2
1 m 0,0029 m
Re
(1.15)
Значение величин k для различных условий эксплуатации трубопроводов
приведены в таблице 1.
Коэффициенты расхода диафрагм с угловым способом отбора Р ,
острота входной кромки которых не удовлетворяет требованиям; определяют
путем умножения величины рассчитанного по формуле (15), на поправочный
множитель на притупление входной кромки kп.
Коэффициенты расхода диафрагм, устанавливаемых в трубопроводах с
относительной шероховатостью k/D, определяют умножением , рассчитанного
по формуле (15), на поправочный множитель на шероховатость трубопровода
kш .
В случае одновременного учета обоих поправочных множителей уравнение для
определения коэффициента расхода принимает вид:
0,5959 0,0312 m1,05 0,1840 m 4
1
0, 75
6
∙kш∙kп
10
1 m 2 0,0029 m1, 25
Re
(1.16)
Значения kш∙kп определяются по приложению Ж.
Если входная кромка диафрагмы острая, kп=1.
Коэффициент расхода диафрагм с фланцевым способом отбора Р и острой
входной кромкой, устанавливаемых в трубопроводах с относительной
шероховатостью
25...для....m 0,09
k 4
10 2375 m 1817 ,5 m 356 ,5...для...0,09 m 0,13
D
10...для....m 0,13
в диапазоне чисел Рейнольдса Remin Re 108 (таблица 2)
0,5959 0,0312 m1,05 0,1840 m 4
0, 75
6
1, 25 10
0,0029 m
1
Re
1 m2
2
2 1
0,0900 l1m (1 m )
1,5
0,03371l2 m
(1.17)
21
Значения постоянных l1 и l2 определяют следующим образом:
0,4333 ...при...D 58,62.. мм;
l1
25,4 / D...при...D 58,62.. мм;
l2=25,4/D
Таблица 1 – Значения коэффициента k для различных условий эксплуатации
трубопроводов
Виды труб
Состояние поверхности труб и условия
k , мм
и материал
эксплуатации
Цельнотянутые Технические гладкие
0,0015-0,100
трубы
из
0,03
латуни,
Находящиеся в эксплуатации без отложений на
меди, свинца
внутренней поверхности
Алюминиевые
Технические гладкие
0,015-0,06
Находящиеся в эксплуатации без отложений на
внутренней поверхности
0,03
Цельнотянутые Новые и бывшие в эксплуатации
0,02-0,10
стальные трубы Изготовленные волочением в холодном 0,03
состоянии
Очищенные после многих лет эксплуатации
до 0,04
Битумизированные
до 0,04
Изготовленные горячим волочением
0,05-0,10
Паропроводы перегретого пара при наличии 0,10
деаэрации и химической очистки
Паропроводы насыщенного пара при наличии 0,20
деаэрации и химической очистки
Паропроводы, работающие периодически и 0,50
конденсатопроводы с открытой системой
конденсата
Конденсатопроводы,
работающие
периодически, и водяные теплопроводы при
отсутствии деаэрации и химической очистки
Трубопроводы водяных систем отопления
Водяные и теплопроводы при наличии
деаэрации и химической очистки
Газопроводы после одного года эксплуатации
Газопроводы
после
нескольких
лет
эксплуатации
Газопроводы
после
нескольких
лет
эксплуатации
в
различных
условиях
(корродированные
или
с
небольшими
1,00
0,20
0,15
0,12
0,12-0,22
0,15-1,00
22
Виды труб
и материал
Цельнотянутые
стальные трубы
Цельносварные
стальные трубы
Оцинкованные
стальные трубы
Чугунные
трубы
Оцинкованные
из
листовой
стали
Асбоцементные
трубы
Стеклянные тр.
отложениями)
Состояние поверхности труб и условия
эксплуатации
Воздухопроводы сжатого воздуха
Водопроводные трубы, находившиеся в
эксплуатации
Умеренно корродированные трубы
С небольшими отложениями накипи
Новые или старые трубы в хорошем состоянии
Новые трубы битумизированные
Новые трубы спирально сварные
Трубы, бывшие в эксплуатации, битум
частично растворен, корродированные
Трубы с гальваническим покрытием
Трубы, бывшие в эксплуатации, равномерная
коррозия
Магистральные газопроводы после многих лет
эксплуатации
Магистральные газопроводы после 20 лет
эксплуатации
Трубы, загрязненные в процессе эксплуатации
на воде, но не корродированные
Трубы со слабыми отложениями
Значительно корродированные трубы
Новые трубы с чистой оцинковкой
Трубы с обычной оцинковкой
Новые трубы
Трубы бывшие в эксплуатации
Новые трубы
Новые, битумизированные
Асфальтированные трубы
Трубы
бывшие
в
эксплуатации,
корродированные
Трубы с отложениями на внутренней
поверхности
Трубы, очищенные после многих лет
эксплуатации
Сильно корродированные трубы
Новые трубы с изоляцией
Новые трубы без изоляции
Средние трубы
Чистое стекло
k , мм
0,80
1,20-1,50
0,40
0,40
0,04-0,10
0,05
0,10
0,10
0,13
0,15
0,50
0,10
0,95-1,00
1,50
2,00
0,07-0,10
0,10-0,15
0,15
0,18
0,25-1,00
0,10-0,15
0,12-0,30
1,1-1,5
1,0-1,5
0,3-1,5
до 0,3
0,03
0,05-0,10
0,60
0,0015-0,01
23
Таблица 2 – Значения Remin
m
Remin104 для D, мм, равного
50
75
100
150
200
0,05
0,32 0,47 0,63 0,95 1,26
0,09
0,57 0,85 1,13 1,70 2,27
0,16
1,01 1,51 2,02 3,02 4,03
0,25
1,58 2,36 3,15 4,73 6,30
0,36
2,27 3,40 4,54 6,80 9,07
0,49
3,09 4,63 6,17 9,26 12,35
0,56
3,53 5,29 7,06 10,58 14,11
250
1,58
2,84
5,04
7,88
11,34
15,44
17,64
Коэффициент расхода сопел и сопел Вентури,
трубопроводах с относительной шероховатостью
375
2,36
4,25
7,56
11,18
17,01
23,15
26,46
760
4,79
8,62
15,32
23,94
34,48
46,92
53,63
устанавливаемых
в
25
для
m 0,09;
k 4
10 2375 m 1817 ,5 m 356 ,5 для 0,09 m 0,13;
D
3,9 10 3 exp( 14,2 m ) для
m 0,13;
В диапазоне чисел Рейнольдса Re min Re 2 10 определяют по формуле
6
0,99 0,2262 m 2,05 (0,000215
1
1,15
6
10
0,5
2,35
2
1 m 0,001125 m 0,00249 m
Re
(1.18)
Коэффициенты расхода сопел и сопел Вентури, устанавливаемых в
трубопроводах с относительной шероховатостью k/D, определяют по формуле
0,99 0,2262 m 2,05 (0,000215
1
1,15 k
6
ш
0,5
2,35 10
1 m 2 0,001125 m 0,00249 m
Re
(1.19)
Значения kш определяют по приложению 3.
Коэффициент расхода труб Вентури определяют по формуле
С
1
1 m
2
где С – коэффициент истечения (таблица 3).
(1.20)
24
Таблица 3 – Значения коэффициента и погрешности коэффициента
истечения С
Типы
Допустимы Диапазон чисел Значение
Средняя
труб
й диапазон Рейнольдса
коэффиквадратическая
Вентури m
Re
циента
погрешность
истечения коэффицета С,
С
с, %
5
5
А
0,15 – 0,50 1∙10 – 2∙10
0,980
2,5
5
6
0,15 – 0,50 2∙10 – 2∙10
0,985
1,5
6
0,15 – 0,50 2∙10
0,985
2,0
5
5
Б
0,10 – 0,60 1∙10 – 1,5∙10
0,976
1,5
5
5
0,10 – 0,60 1,5∙10 – 2∙10
0,982
1,0
5
6
0,10 – 0,60 2∙10 – 2∙10
0,984
0,7
6
0,10 – 0,60 2∙10
0,984
1,0
5
5
В
0,10 – 0,60 1∙10 – 2∙10
0,977
2,5
5
5
0,10 – 0,60 1,5∙10 – 2,0∙10 0,992
1,5
5
6
0,10 – 0,60 2∙10 – 2∙10
0,995
1,0
6
0,10 – 0,60 2∙10
0,995
1,5
Определяют значение 2, соответствующее относительной площади m1
при тех же Р (или Р н) и Р и вычисляют разность 1 - 2. Если эта разность
не превышает 0,0005, то значения m1 и 1 считают окончательными.
При 1 - 2 >0,0005 вычисляют вспомогательную величину (m)2 при 2
(m)2 =
С
2 Р
(1.21)
и определяют значение m2 и соответствующее ему значение 3.
Цикл расчета повторяется до тех пор, пока не будет выполняться условие (j+1)j < 0,0005.
По найденному окончательному значению m расчетный диаметр
отверстия сужающего устройства определяют по формуле
d 20
D
kt//
m
(1.22)
Проверяют правильность расчета при найденных значениях m, d и
посредством вычисления расхода Qном.max, соответствующего Рн (или Р ).
Если при данном С и m=0,2 оказывается, что Рн должно быть больше 6,3
кгс/см2 или меньше 10 кгс/см2, то в качестве искомого значения Рн
25
принимают соответственно 6,3 кгс/см2 или 10 кгс/см2 и по этому значению Рн
(с учетом данного С) находят значение m.
Расход, измеряемый кольцевыми, колокольными, сильфонными и
мембранными дифманометрами, вычисляют по формулам:
для сухих газов:
Pн Р
;
ном.ТК
2
Qном. 0,2109K t// d 20
(1.23)
для сухой части влажных газов:
2
Qном. 3,553K t// d 20
Р Рвп. max
ТК
Pн Р
ВГ
;
(1.24)
или
Pн Р
;
ном.ТК
2
Qном. 0,2109K t// K d 20
(1.25)
для жидкостей
2
Q0 0,01252K t// d 20
K 1
Pн
;
(1.26)
Pвпmax
P
(1.27)
где Кt = 0,994 и К - коэффициенты коррекции расхода.
Расход, измеряемый поплавковыми дифманометрами,
формулам:
для сухих газов
2
Qном. 0,2109K t2 K d 20
определяют
Pн Р ном
;
ТК
по
(1.28)
для сухой части влажных газов
2
Qном. 3,553K t2 d 20
Р Рвп. max
ТК
Рн Р ном ; (1.29)
для жидкостей
2
Q0 0,01252K t2 d 20
Рн ном ;
(1.30)
26
Расход, измеряемый лабораторным U-образным
дифманометром, находят по формулам:
для дифманометра без разделительного сосуда
ht
2
Q0 1,264 10 4 Kt2d 20
или
(чашечным)
/
( уt
t/ ) g ;
(1.31)
для дифманометра с разделительным сосудом
Q0 1,264 10
4
2
K t2 d 20
2
ht g /
2dТР
/
/
( уt t ) 2 ( рс с );
DТР
(1.32)
где ht – разность высот столбов уравновешивающей жидкости U-образного
дифманометра или отсчет по шкале чашечного дифманометра при температуре
прибора, мм;
dТР – внутренний диаметр измерительной трубки дифманометра, мм;
уt/ – плотность уравновешивающей жидкости при давлении Р и
температуре t, кг/м3;
t/ – плотность вещества над уравновешивающей жидкостью при
давлении Р и температуре t, кг/м3;
При измерении расхода жидкости вместо с следует подставлять с .
/
2 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ
2.1 Измерение температуры
2.1.1 Можно ли ртутным термометром измерить температуру 500°С, если
температура кипения ртути 356,6°С? Каким образом можно повысить верхний
измерения ртутных термометров?
2.1.2 Полагаем, что вначале и конце шкалы милливольтметра рамка находится в
магнитном поле с большой индукцией, чем с середине шкалы. Будет ли
чувствительность такого милливольтметра постоянной в пределах шкалы?
Будет ли шкала равномерной? Ответ обосновать.
2.1.3 Термоэлектрический термометр типа S (платинородий - платиновый)
подсоединен к измерительному прибору ИП медными проводами. Изменится
ли термо – Э.Д.С., если вместо медных проводов подсоединение будет
осуществлено алюминиевыми проводами. Значение температур концов
термометра остались прежними.
27
2.1.4 Изменится ли чувствительность милливольтметра, если увеличить число
витков рамки при неизменной жесткости пружины? Ответ обосновать.
2.1.5 Для технического термометра класса 1,5 нормальная температура
окружающей среды 20±5°С, рабочая температура +5 ÷ +55°С. Одинаковыми ли
погрешностями будут характеризоваться показания прибора при температуре
окружающей среды t1=24, t2=10 и t3=55 при условии, что остальные влияющие
величины имеют нормальные значения? Ответ обосновать.
2.1.6 Определите, какое начальное давление должно быть создано в системе
манометрического газового термометра при 0°С, чтобы при изменении
температуры от tк до tн°С давление в системе изменялось на Р, МПа.
Термический коэффициент расширения газа 0,00366 К-1.
№
варианта
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
tк, °С
tн, °С
Р, МПа
-10
0
0
-20
0
0
-5
+5
0
-10
+200
+400
+500
+600
+150
250
+220
+300
+300
+500
5
10
15,1
20
22,3
6
7,5
4,5
15,5
25
2.1.7 Милливольтметр имеет равномерную шкалу, разделенную на 100
интервалов. Нижний предел измерения равен -25 мВ, верхний – +25мВ.
Определите чувствительность милливольтметра.
2.1.8 Определите изменение показаний манометрического ртутного
термометра, если при градуировке термобаллон и показывающий прибор
находились на одном уровне, а в реальных условиях показывающий прибор
расположен на Н, м ниже (или выше), чем термобаллон. Шкала термометра 0500°С. При изменении температуры от 0 до 500°С давление в системе
изменяется от Рн, МПа до Рк, МПа. Плотность ртути 13595 кг/м3.
№
варианта
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
Н, м
5,51
10
4,51
6,6
4,8
2,48
3,65
Расположение
показывающего прибора.
Ниже термобаллона
Ниже термобаллона
Выше термобаллона
Ниже термобаллона
Выше термобаллона
Выше термобаллона
Ниже термобаллона
Рн, МПа
Рк, МПа
6,23
5,5
2
5,62
3,56
4,4
5
17,12
20,5
16
15,2
14,12
16,8
15
28
8,18
9,19
10,20
8,6
4,21
6,32
Ниже термобаллона
Выше термобаллона
Выше термобаллона
8,3
2,5
7,36
16,63
13,5
15,3
2.2 Измерение давления
2.2.1 Можно ли при использовании U – образного манометра делать отсчет
отклонения уровня от исходного только в одной трубке с последующим
удвоением?
2.2.2 В U – образном манометре с водяным заполнением внутри диаметры
трубок соответственно равны d1 и d2. При измерении давления уровень в первой
трубке переместился на Н, мм. Измеряемой давление считалось равным Р, кПа.
Оцените погрешность, вызванную неучетом реального уровня во второй
трубке.
№ варианта
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
d1, мм
6
5,2
7
4,2
7
8,2
6,5
10
11,1
9,4
d2., мм
6,2
5,1
7,3
4,5
7,16
8,6
6,8
10,3
11,6
9,6
Н, мм
200
150
120
160,3
140
162,4
158,4
204,3
170,5
210,5
Р, кПа
3
4
3,5
5
4,2
6,2
4,5
2,6
5
4,6
2.2.3 Определите цену деления чашечного манометра в единицах давления ,
если он заполнен ртутью.
Диаметр минусовой трубки d1, мм, диаметр плюсового сосуда D, мм. Деления
на шкале нанесены через l, мм. Условия измерения t = 0°С, g = 980,665 м/с2.
№ варианта d1, мм
l, мм
. D,, мм
1,11
5
50
1
2,12
6,5
50
2
3,13
7
70
3
4,14
8
60
1,5
5,15
5
75
2
6,16
9
80
1
7,17
10
110
2
8,18
7,5
70
1
9,19
7
65
3
10,20
9
95
1,5
29
2.2.4 Изменится ли чувствительность микроманометра при изменении угла
наклона измерительной трубки?
2.2.5 Выберете шкалу манометра (определите верхний предел измерений) для
измерения постоянного давления Р1, МПа и Р2, МПа.
№ варианта
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
Р1, МПа
0,5
0,4
0,6
1,4
0,3
0,25
0,7
1
1,2
1,5
Р2, МПа
25
22
18
15
24
19
20
12
13
28
2.2.6 Манометр, измеряющий давление пара, установлен на h, м ниже точки
отбора. Манометр показывает р, МПа, среднее значение температуры
конденсата в импульсной линии t, °С.
№ варианта
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
h, м
4
3
2,5
2
5,6
6
4,5
6,4
7
10
р, МПа,
3,5
3
3,2
3,1
6
7,2
5
6
7,3
8,5
t, °С.
60
55
50
55
60
65
70
55
65
60
2.2.7 Влияет ли плотность жидкости, заполняющей колокольный дифманометр,
на его диапазон измерений?
2.2.8 Как изменятся показания ртутного U – образного манометра, если
барометрическое давление уменьшится (увеличится) на р, кПа при неизменном
абсолютном измеряемом давлении? Температура окружающей среды и
ускорение свободного падения остаются нормальными.
№ варианта
1,11
2,12
3,13
р, МПа,
Увеличится на 6 МПа.
Уменьшится 3 МПа.
Увеличится 5
30
Уменьшится 7,5 МПа
Уменьшится 10
Увеличится 5,2
Увеличится 8,5
Уменьшится 10,6
Увеличится 7,3
Уменьшится 1,5
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
2.3 Измерение расхода
2.3.1 Какие единицы измерения приняты для измерения расхода в системе СИ и
как они связаны друг с другом?
2.3.2 По трубе диаметром D, мм движется поток жидкости со средней
скоростью с , м/с. Определите массовый расход жидкости, если ее плотность
равна , кг/м3.
№ варианта
D, мм
с , м/с.
, кг/м3.
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
100
150
400
200
100
140
130
170
250
300
1,6
2,1
5
1,8
1,3
1,5
1,1
3,5
4,3
4,6
990
903
892
881
894
874
868
911
879
886
2.3.3 Возможно ли измерение расхода воды в трубопроводе диаметром 30 мм с
помошью диафрагмы?
2.3.4 Чем определяются значения коэффициентов расхода и могут ли они
изменяться в процессе эксплуатации?
2.3.5 Какие сужающие устройства называются стандартными и при каких
условиях возможно их применение для измерения расхода?
2.3.6 Определите перепад давления, создаваемый напорными трубками, если
поток воды движется со скоростью м/с, плотность воды 985 кг/м3 ,
коэффициент трубки kт.
№ варианта
с , м/с.
k т.
1,11
2,12
0,2
0,25
0,97
0,94
31
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
0,3
0,35
0,4
0,15
0,17
0,32
0,28
0,12
0,92
0,84
0,9
0,93
0,96
0,84
0,89
0,88
2.3.7 Расход воды, протекающей по трубопроводу D, мм, составляет Qм., т/ч
Относительная площадь диафрагмы m, давление воды р, мПа, температура t,
°С. Определите значение перепада давления на сужающей устройстве.
№ варианта
D, мм
Qм., т/ч
р, мПа,
t, °С.
1,11
2,12
3,13
4,14
5,15
6,16
7,17
8,18
9,19
10,20
200
250
300
350
300
250
200
100
150
350
100
110
150
200
170
140
125
60
80
250
10
12
15
18
13
9
8
4
6
14
210
200
205
180
190
170
160
120
150
150
3 ПРИМЕР РАСЧЕТА СУЖАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
3.1 Исходные данные
Задано:
Измеряемая среда – перегретый пар
Максимальный измеряемый массовый расход Qm.max=230 000 кг/ч.
Средний измеряемый массовый расход Qм.ср=180 000 кг/ч.
Абсолютное давление пара перед сужающим устройством P=100 кгс/см²
Температура пара перед сужающим устройством t=510ºС
Допустимая потеря давления при расходе равном Qm.max P´пд=0,5 кгс/см²
Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при
температуре 20ºС, D20=217 мм.
Перед сужающим устройством находится полностью открытый вентиль
на расстоянии 4м, за сужающим устройством – колено на расстоянии 2м.
Материал трубопровода – сталь марки 12МХ.
32
3.2 Определение недостающих для расчета данных
№ Определяемая
величина
1
2
3
4
5
6
7
8
Номера п., Расчет
Результат
ф.,
рис.,
пр., таблиц
Плотность пара в Прилож. А 29,4
рабочих
кг/м³
словииях
(P и t), ρном.
Поправочный
Прилож. В 1,00682
множитель
на
тепловое
расширение
материала
трубопровода, k t//
Внутренний
218,48 мм
диаметр трубо- Формула 3 217·1,00682
проводов
при
температуре t, D
Динамическая
3·10-6
вязкость пара в Прилож. Г кгс·сек/м²
рабочих
условиях (P и t), µ
Показатель
Прилож. Д 1,27
адиабаты,
Тип сужающего Сопло
камерное
устройства
материал – 1Х18Н9Т
Тип
разновид- Дифманометр
ности
дифмапоплавковый ртутный,
нометра
показывающий
с
интегратором ДП-781
Верхний предел 250000 кг/ч
измерений
дифманометра,
Qмп
3.3 Определение номинального перепада давления дифманометра
9
Допустимая
потеря давления Формула
при
расходе, 1.4
равном выбранному верхнему
250000
0,5
230000
2
0,59
кгс/см²
33
пределу
измерений
дифманометра,
Pпд
10 Вспомогательная
величина С
11 Предельный
номинальный
перепад давления
дифманометра, Pн
Формула
1.5
Таблица
П46 [1]
77,15
250000
0,01252 218,48 2 29,4
-
12 Приближенное
Таблица
значение модуля, П46 [1]
m
принимаем
1,6 кгс/см²=
=16000кгс/м2
принимаем
0,57
3.4 Определение числа Рейнольдса
13 Число
Рейнольдса, Re
Формула
1.8
14 Минимальное
допустимое
число
Рейнольдса, Remin
15 Граничное
значение числа Рейнольдса, Reгр.
0,0361 180000
9,9∙106
218,48 (3 10 6 )
так как Re>Remin
расчет продолжаем
так как Re>Reгр,
расчет продолжаем
30000
194800
3.5 Проверка длины прямых участков трубопровода
а) Длина прямого участка перед соплом
16 Необходимая
20D20
длина
17 Имеющаяся
4м,
длина
следовательно,
т.е.≈18D20
расстояние 4 м перед
соплом допустимо
б) Длина прямого участка за соплом
18 Необходимая
длина
7,5D20
34
19 Имеющаяся
длина
-
следовательно,
расстояние
2м
соплом допустимо
2м,
т.е.≈9D20
за
3.5.1. Определение параметров сужающего устройства
20 Наибольший
Формула
0,9263∙16000
перепад давле- 1.13
ния в сопле, ∆P
21 Отношение
Pср
Р
Qм.ср.
Р
Qпр
22 Поправочный
множитель
на Формула
1.10
расширение
пара, ε1
23 Вспомогательная
Формула
величина (mα)
1.9
24 Коэффициент
Формула
расхода, α
1.18
2
10
6
180000
14820 ,8
250000
1-(0,41+0,35∙
0,572)
14820,8
кгс/м2
2
0,00768
0,99793
0,5
100 1,27
77 ,15
0,99793 14820 ,8
0,635
1,117
1
1 0,57 2
/0,99-
0,2262∙0,572,05+
+(0,000215-0,001125∙0,570,5+
+0,00249∙0,572,35∙
∙(
25 Модуль
m1
10 6
9,9 10
6
)1,15 )/
0,568
сопла, Формула
1.14
26 Поправочный
Формула
множитель
на 1.10
расширение
пара, ε2
27 Разность ε – ε
1
2
0,635
1,117
0,99794
1-(0,41+0,35∙
∙0,5682)
0,5
100 1,27
-0,00001
35
0,99793-0,99794
т.к. ε1 – ε2 <0,0005
следовательно,
значения m1=0,568 и
ε1=0,99793 считаются
окончательными
3.5.2 Проверка расчета
28 Поправочный
Прилож. В
множитель
на
тепловое расширение материала
сопла, k t//
29 Диаметр
Формула
отверстия сопла 22
при температуре
20ºС,d20
30 Коэффициент
Формула
расхода, α
1.18
-
1,0085
218,48
0,568
1,0085
163,27 мм
1
32
33
Диаметр
отверстия сопла
при
температуре t, d
Расход,
соответствующий
наибольшему
перепаду давления Pн, Qм.
Допустимое
нижнее
предельное
значение
наибольшего
Формула
1.3
Формула
1.30
10 6 1,15
) )/
9,9 10 6
164,658 мм
163,27∙1,0085
0,01252∙1,116∙
∙0,994∙163,272∙
∙
Формула
1.30
1,116
1 0,568 2
0,2262∙0,5682,05+
+(0,000215-0,001125∙0,5680,5+
+0,00249∙0,5682,35∙
∙(
31
/0,99-
253917,98
кг/ч
16000 29,4
244381,85
0,01252∙1,116∙0,994∙163 кг/ч
,272 ∙
36
расчетного
расхода Qдоп.
34
Отношение
P
∙
Q
Р доп.
Qм.
Действительная ΔР
потеря
давления, Pп
2
0,0137,
1,37 %
т.е.
10 14820 ,8
Рн
35
14820 ,8 29,4
6
P
Рн
244381,85
253917 ,98
2
следовательно, расчет
выполнен правильно
14820,8∙0,0137
203,04 кгс/м2
=
0,02
2
кгс/см
37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1
Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по
теплотехническим измерениям и приборам – М.: Энергоатомиздат, 1985 г. –
325 с
2 Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы – М.:
Энергия, 1978 г. – 704 с
3 Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы – М.:
Высшая школа, 1972 г. – 397 с
4 Мурин Г.А. Теплотехнические измерения – М.: Энергия, 1979 г. – 424 с
5 Мануилов П.Н. Теплотехнические измерения и автоматизация тепловых
процессов – М.: Энергия, 1976 г. – 248 с
6 Хансуваров К.И., Цейтлинг В.Г. Техника измерения давления, расхода,
количества и уровня жидкости, газа и пара – М.: Издательство стандартов, 1990
г. – 287 с
7 Теплотехнический справочник. Том 1,2 – М.: Энергоатомиздат, 1978 г. – 550 с
8 Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы (справочник) под ред.
Григорьева-Зорина, 1979 г. – 350 с
9 Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.
Справочник под общей редакцией А.В.Клименко и В.М.Зорина, М.:
Издательство МЭИ, 2001 г. – 564 с
38
Приложение А
Исходные данные для расчета
№ вари Заданные параметры
ант Измеряе Максим Средни
а
мая
альный й
величина измеряе измеря
мый
емый
массов массов
ый
ый
расход расход
1
1
2
1,21
2
2,22
3
Абсолют
ное
давление
пара
перед
СУ
Темпе
ратура
пара
перед
СУ
Допусти
мая
потеря
давления
при
Qммах,
кг/ч
3
4
Перегрет 240000
ый пар
Qмср,
кг/ч
5
190000
Р,
кгс/см2
6
120
t, °С
7
530
Рпд,
кгс/см2
8
0,5
Перегрет 230000
ый пар
180000
90
550
0,5
Внутрен
ний
диаметр
трубопро
вода
перед
СУ при
t=20°C
D20, мм
Местные Материал
сопротив трубопровода
ления до
и после
СУ
9
217
10
11
До СУ 12МХ
откр.вен
тиль на
1=6м, за
СУ
колено
1=4м
До СУ 1Х18Н9Т
откр.вен
тиль на
1=2м, за
СУ
колено
1=4м
271
Сталь, марка
39
3,23
Насыще 220000
нный пар
170000
Прилож.
Б
350
0,4
325
4,24
Перегрет 250000
ый пар
200000
80
500
0,45
379
5
5,25
Насыще 245000
нный пар
195000
Прилож.
Б
300
0,5
271
6
6,26
Перегрет 250000
ый пар
200000
70
500
0,45
217
4
7
До СУ
колено
на
1=10м,
за
СУ
колено
1=6м
До СУ
откр.вен
тиль на
1=10м,
за
СУ
колено
1=8м
До СУ
откр.вен
тиль на
1=6м, за
СУ
колено
1=4м
До СУ
откр.вен
тиль на
1=4м, за
СУ
колено
1=4м
Х17Р9
Х18Н25С2
15ХМА
15ХМА
40
7,27
Перегрет 225000
ый пар
175000
60
520
0,55
325
8
8,28
Насыще 220000
нный пар
170000
Прилож.
Б
345
0,45
217
9
9,29
Перегрет 215000
ый пар
165000
80
570
0,5
271
1
0
10,3
0
Насыще 210000
нный пар
160000
Прилож.
Б
340
0,5
217
До СУ
откр.вен
тиль на
1=6м, за
СУ
колено
1=6м
До СУ
откр.вен
тиль на
1=2м, за
СУ
вентиль
1=4м
До СУ
колено
на 1=6м,
за
СУ
колено
1=8м
До СУ
колено
на 1=2м,
за
СУ
колено
1=6м
1Х18Н9Т
Х17Н9
Х17Н9
1Х18Н9Т
41
11,
31
Перегрет 235000
ый пар
185000
100
510
0,4
325
12,
32
Насыще 230000
нный пар
180000
Прилож.
Б
325
0,45
217
13,
33
Перегрет 205000
ый пар
255000
140
530
0,4
271
14,
34
Насыще
нный
155000
Прилож.
Б
320
0,4
325
115,
200000
До СУ
откр.вен
тиль на
1=4м, за
СУ
вентиль
1=10м
До СУ
колено
на 1=6м,
за
СУ
вентиль
1=2м
До СУ
колено
на 1=2м,
за
СУ
вентиль
1=6м
До СУ
колено
на 1=5м,
за
СУ
вентиль
1=3м
Х17Н9
15ХМА
Х17Н9
12ХМ
42
35
Перегрет 180000
ый пар
130000
50
490
0,4
217
16,
36
Насыще
нный
145000
Прилож.
Б
315
0,55
271
190000
17,
37
Перегрет 200000
ый пар
150000
90
520
0,5
325
18,
38
Насыще
нный
180000
Прилож.
Б
310
0,5
217
220000
До СУ
откр.вен
тиль на
1=4м, за
СУ
колено
1=2м
До СУ
колено
на 1=2м,
за
СУ
колено
1=6м
До СУ
откр.вен
тиль на
1=4м, за
СУ
вентиль
1=6м
До СУ
колено
на
1=10м,
за
СУ
вентиль
1=8м
Х17Н9
1Х18Н9Т
Х23Н13
Х6СМ
43
19,
39
Перегрет 230000
ый пар
180000
60
500
0,5
271
20,
40
Насыще
нный
160000
Прилож.
Б
305
0,45
325
210000
До СУ Х7СМ
откр.вен
тиль на
1=8м, за
СУ
колено
1=8м
До СУ Х6СМ
откр.вен
тиль на
1=4м, за
СУ
колено
1=6м
44
Приложение Б
Плотность перегретого водяного пара
P
кгс/см2
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
P
кгс/см2
14,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40
45
50
60
tнас,ºС
99,09
119,62
132,88
142,92
151,11
158,08
169,61
179,04
187,08
tнас,ºС
194,13
211,38
222,90
232,75
241,42
249,18
256,23
262,70
274,29
Плотность, кг/м3, при t,ºC, равной
100
0,5784
-
150
0,5063
1,021
1,546
2,081
-
200
6,842
-
250
5,988
8,783
11,24
13,85
16,64
19,65
-
200
250
300
350
0,4515
0,4071
0,3717
0,3416
0,9076
0,8174
0,7453
0,6845
1,368
1,231
1,121
1,028
1,835
1,647
1,497
1,374
2,306
2,066
1,876
1,720
2,783
2,488
2,257
2,068
3,756
3,343
3,025
2,767
4,753
4,210
3,799
3,471
5,784
5,092
4,583
4,181
Плотность, кг/м3, при t,ºC, равной
300
350
400
450
5,376
4,895
4,502
4,172
7,806
7,072
6,482
5,995
9,901
8,928
8,163
7,534
12,06
10,82
9,866
9,094
14,30
12,76
11,59
10,66
16,62
14,74
13,34
12,25
19,04
16,76
15,13
13,85
21,56
18,84
16,94
15,48
26,99
23,17
20,65
18,79
400
0,3162
0,6331
0,9506
1,269
1,589
1,909
2,552
3,199
3,849
500
3,890
5,583
7,007
8,441
9,891
11,34
12,82
14,30
17,30
450
1,774
2,370
2,968
3,569
550
13,31
16,08
500
1,657
2,212
2,770
3,329
600
12,47
15,04
45
Продолжение приложения Б
P
кгс/см2
70
80
90
100
120
140
160
180
200
220
250
300
tнас,ºС
284,48
293,62
301,92
309,53
323,15
335,09
345,74
355,35
364,08
372,10
-
Плотность, кг/м3, при t,ºC, равной
300
350
400
450
33,06 27,73
24,50
22,17
40,05 32,60
28,49
25,65
37,81
32,64
29,21
43,46
36,97
32,86
56,4
46,23
40,50
72,8
56,5
48,61
96,8
68,1
57,3
81,3
66,5
97,0
76,6
116,7
87,6
157,5
105,9
324,7
143,1
500
20,36
23,47
26,64
29,87
36,51
43,44
50,7
58,2
66,1
74,4
87,8
112,6
550
18,88
21,72
24,59
27,52
33,48
39,62
45,93
52,5
59,2
66,1
77,0
96,4
570
18,36
21,11
23,89
26,71
32,45
38,33
44,38
50,6
57,0
63,5
73,7
91,7
580
18,11
20,82
23,55
26,32
31,95
37,73
43,65
49,73
56,0
62,3
72,2
89,7
590
17,87
20,53
23,23
25,95
31,49
37,16
42,65
48,90
55,0
61,2
70,8
87,7
600
17,64
20,26
22,91
25,60
31,04
36,60
42,28
48,10
54,0
60,1
69,5
85,9
46
Приложение В
Давление и плотность насыщенного водяного пара
Давление (кгс/см2) и плотность (кг/м3) при t,ºC и Рпд, кгс/см2,равными
t,ºC 0
0,2
0,4
P
ρном
P
ρном
P
ρном
0
0,00623
0,00485
0,007198
0,00556
0,00829
0,00636
50
0,12578
0,08302
0,13881
0,09107
0,15298
0,09980
100 1,0332
0,5977
1,1092
0,6389
1,1898
0,6821
150 4,854
2,547
5,120
2,678
5,397
2,815
200 15,857
7,863
16,532
8,188
17,228
8,525
250 40,56
19,98
41,95
20,68
43,37
21,41
300 87,61
46,21
90,11
47,76
92,66
49,36
350 168,63
113,6
172,81
118,7
177,07
124,2
0,6
P
0,00953
0,16835
1,2751
5,686
17,948
44,83
95,26
181,43
ρном
0,00726
0,1092
0,7278
2,958
8,869
22,16
51,05
130,2
0,8
P
0,01093
0,18504
1,3654
5,989
18,690
46,33
97,93
185,88
ρном
0,00827
0,1193
0,7757
3,106
9,220
22,93
52,80
136,7
47
Приложение Г
Поправочный множитель на расширение материала трубопровода и сужающего устройства
Температура,
град.С
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
Материал
Сталь
Сталь
20,
20М,
Х23Н13,
15ХМА, 15М, 12МХ
Х18Н25С2
1,00000
1,00000
1,00020
1,00026
1,00045
1,00053
1,00070
1,00081
1,00095
1,00110
1,00120
1,00140
1,00145
1,00171
1,00171
1,00203
1,00197
1,00236
1,00224
1,00271
1,00251
1,00309
1,00279
1,00350
1,00307
1,00390
1,00336
1,00430
1,00365
1,00470
1,00394
1,00511
Сталь
1Х18Н9Т
Сталь
Х17, Х17Н9
1,00000
1,00032
1,00064
1,00097
1,00130
1,00163
1,00197
1,00232
1,00267
1,00302
1,00338
1,00373
1,00409
1,00444
1,00480
1,00516
1,00000
1,00017
1,00037
1,00057
1,00077
1,00097
1,00118
1,00140
1,00162
1,00185
1,00208
1,00233
1,00258
1,00285
1,00312
1,00340
Сталь,
Х6СМ,
Х7СМ, Х55
1,00000
1,00018
1,00041
1,00064
1,00087
1,00110
1,00133
1,00157
1,00182
1,00207
1,00233
1,00260
1,00287
1,00313
1,00340
1,00367
48
Температура,
град.С
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Материал
Сталь
Сталь
20,
20М,
Х23Н13,
15ХМА, 15М, 12МХ
Х18Н25С2
1,00423
1,00552
1,00452
1,00593
1,00481
1,00634
1,00510
1,00675
1,00541
1,00716
1,00572
1,00757
1,00603
1,00798
1,00634
1,00839
1,00665
1,00880
1,00699
1,00923
1,00730
1,00966
1,00764
1,01010
1,00798
1,01052
1,00833
1,01095
Сталь
1Х18Н9Т
Сталь
Х17, Х17Н9
1,00551
1,00587
1,00622
1,00658
1,00693
1,00728
1,00763
1,00798
1,00833
1,00868
1,00904
1,00939
1,00975
1,01010
1,00368
1,00397
1,00427
1,00457
1,00488
1,00520
1,00552
1,00587
1,00623
Сталь,
Х6СМ,
Х7СМ, Х55
1,00395
1,00423
1,00452
1,00482
1,00513
1,00543
1,00574
1,00604
1,00635
1,00665
1,00693
1,00720
1,00743
1,00765
49
Приложение Д
Динамическая вязкость водяного пара
50
Приложение Е
Показатель адиабаты перегретого водяного пара
51
Приложение Ж
Значение КшКп для диафрагм с угловым способом отбора ∆P
Значение КшКп для диаметров D, мм, Значение КшКп для диаметров
равных
D, мм, равных
m
0,05
0
0,10
0
0,12
5
0,15
0
0,20
0
0,25
0
0,30
0
50
100
200
1,0243 1,0188 1,0098 1,0049
1,0236 1,0170 1,0073 1,0024
0,0235 1,0164 1,0065 1,0016
1,0234 1,0158 1,0059 1,0011
1,0235 0,0151 1,0050 1,0005
1,0238 1,0147 1,0047 1,0002
1,0244 1,0147 1,0046 1,0001
m
0,35
0
0,40
0
0,45
0
0,50
0
0,55
0
0,60
0
0,64
0
50
100
200
1,0251 1,0148 1,0047
1,0260 1,0152 1,0049
1,0269 1,0157 1,0052
1,0280 1,0163 1,0056
1,0291 1,0170 1,0060
1,0303 1,0178 1,0065
1,0313 1,0184 1,0069
1,000
0
1,000
0
1,000
0
1,000
0
1,000
0
1,000
0
1,000
0
52
Приложение И
Значение Кш для сопел и сопел Вентури
m
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
Значение Кш для диаметров D, мм, равных
50
100
200
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00051
1,00040
1,00017
1,00164
1,00131
1,00062
1,00315
1,00250
1,00122
1,00504
1,00401
1,00197
1,00730
1,00583
1,00288
1,00995
1,00795
1,00395
1,01297
1,01037
1,00518
≥300
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
1,00000
