Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати. Інші з Інші. Робота № 515840

Перехід до торгівельного партнера Binance

Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра АТХП

Інформація про роботу

Рік:

2002

Тип роботи:

Інші

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет Львівська політехніка кафедра АТХП Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати Інструкція до лабораторної роботи №11 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Затверджено на засіданні кафедри автоматизація теплових і хімічних процесів Протокол №____від_______ Львів 2002 Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати. Інструкція до лабораторної роботи №11 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту (Львівська політехніка(, 2002. - 7 с. Укладач: Кріль Б.А., доцент Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор Рецензенти: Савицький В.К. , Вашкурак Ю.З. Мета роботи - ознайомитись з принципом дії витратомірів змінного перепаду тиску; виміряти витрату тиску за допомогою нормальних звужуючих пристроїв : діафрагм, сопла і сопла Вентурі; порівняти між собою ці три звужуючі пристрої, визначити втрату тиску на кожному з них і оцінити точність вимірювання витрати. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДУ Найбільш поширеним методом вимірювання витрати рідин, газів і пари є метод змінного перепаду тисків. Вимірювання витрати цим методом базується на вимірюванні потенціальної енергії речовини, що протікає через місцеве звуження в трубопроводі. Мірою витрати є перепад тисків на місцевому звуженні, який вимірюється вторинним приладом - дифманометром. На рис.1 наведена принципова схема такого витратомірного компонента. У вимірювальній техніці в якості звужуючих пристроїв застосовуються діафрагми, сопла і сопла Вентурі. Звуження потоку (рис.2) починається до діафрагми чи сопла, а його максимальне звуження, під дією сил інерції, відбувається на деякій, незначній відстані за ними. Потім потік повністтю розширюється, займаючи весь переріз трубопроводу. Тиск потоку біля стінки трубопроводу перед звуженням в деякій мірі підвищується (Р1) і понижується до мінімального значення на звужуючому пристрої, в самому вузькому перерізі струминки (P’2). Потім, в міру розширення струминки, тиск потокубіля стінки знову підвищується, але не досягає попереднього значення. Втрати частини тиску (РТ) або невідновна втрата тиску пояснюється в основному втратою енергії на тертя і завихрення. Різниця тисків () називають перепадом тисків, який і є мірою витрати речовини, що протікає через трубопровід. Характер потоку і розподіл тисків однаковий для всіх видів звужуючих пристроїв, тому теорія і основні рівняння для них також однакові. Відрізняються лише деякі коефіцієнти в цих рівняннях, визначення яких здійснюється експериментальним шляхом. Залежність між витратою речовини і перепадом тиску можна встановити виходячи з рівняння Бернуллі (1) і рівняння нероздільності струминки (2), (1) ; (2) де -відповідно густина розчину, площа прохідного отвору звужуючого пристрою, середня швидкість потоку і абсолютний тиск в даному перерізі (А-А) і (В-В) (рис.2). Розв’язуючи систему рівнянь (1) і (2), отримуємрівняння витрати рідин, пари і газів в об’ємному і часовому виразах: (3) (4) (5) де -коефіцієнт витрати; -поправка на розширення газоподібного середовища при проходженні його через звужуючий пристрій ( для рідини рівне 1); -діаметр отвору звужуючого пристрою, [м] при температурі Т; -густини середовища відповідно в робочих умовах і приведених до нормальних умов (Тн=293.15 К, Рн=101325 Па); -перепад тиску на звужуючому пристрої [Па]; -об’ємна витрата в робочих умовах [м3/с]; -масова витрата [кг/с]; -об’ємна витрата при нормальних умовах [нм3/с]. Розрахунок витрати проводять за стандартною методикою, на основі Правил вимірювання витрати газів і рідин стандартнми звужуючими пристроями. РД 50-213-80. Початком розрахунку є визначення поправок. 1. Визначення поправки на розширення газоподібного середовища “”. 1) Для діафрагм з кутовим і фланцевим методом відбору тиску: (6) де -відносна площа звужуючого пристрою; -перепад тиску на звужуючому пристрої [Па]; -абсолютний тиск середрвища [Па]; -показник адіабати (для повітря =1.4). А також: , (7) де -діаметр звужуючого пристрою [м]; -діаметр трубопроводу [м]; , (8) де -надлишковий тиск середовища [Па]; -атмосферний тиск [Па]; 2) Для сопла і сопла Вентурі: , (9) 2. Визначення густини середовища в робочих умовах , (10) де -густина середовища при нормальних умовах [кг/м3]; -абсолютна температура середовища; К -коефіцієнт стисливості газів; Для повітря =1.2046 кг/м3, при ТН=293.15; РН=101325 Па; T=273.15+t , (11) де t-температура середовища [0С]; Для повітря К=0.9996. 3. Визначення коефіцієнта витрати Коефіцієнт витрати залежить від відносної площі звужуючого пристрою “m”, числа Рейнольдса “Re”, поправки, яка враховує шорсткість трубопроводу “Кш”, а для діафрагм, і від поправки на затуплення торця діафрагми “Kn”, тобто . 3.1. Для діафрагм при кутовому методі відбору тиску. , (12) 3.1.1.Визначення поправки на шорсткість трубопроводу , (13) де і -додаткові величини, що залежать від діаметра трубоповода, (14) (15) (16) Якщо відносна щорсткість задовольняє умові (17) то Кш =1. К-абсолютна шорсткість внутрішньої поврхні трубопровода, задається (таблично) в від трубопроводу. Для стальних старих труб в хорошому стані К=10-4[м]. 3.1.2.Визначення поправки на затуплення торця трубопроводу , (18) де , , n-додаткові величини, що визначаються залежно від с, , (19) (20) . (21) Якщо діаметр отвору діафрагми d>0.125 [м], то Кп=1. Для всіх інших звужуючих пристроїв (сопло, сопло Вентурі, труба Вентурі): Кп=1 (22) 3.1.3. Визначення числа Рейнольдса “Re” , (23) де -об’ємна витрата в робочих умовах [м3/с]; -густина середовища [кг/м3]; -діаметр трубопроводу [м]; -динамічна вязкість [Па с]; 3.1.4. Визначення вязкості середовища , (24) Число Рейнольдса за формулою (23) в даному випадку розрахувати неможливо, оскільки невідома витрата “ ”.Тому розрахунок коефіцієнта витрати “” проведемо методом ітерації (повторення). Перше значення коефіцієнта витрати “” визначаємо за формулою (12), прийнявши як прийняте середнє значення для витратомірів змінного перепаду. За отриманим значенням коефіцієнта витрати “”, розраховуєм за формулою (3) “”, за цим значенням проводимо розрахунок числа Рейнольдса за формулою (23). Підставивши значення “Re1” у формулу (12), визначимо значення коефіцієнта “2”, і за його значенням розрахуємо витрату “”. Цю операцію необхідно повторювати до значення отриманої витрати, що відрізняється від попередньої на 0.2%. 3.2. Визначення коефіцієнта витрати для сопла і сопла Вентурі , (25) (26) , (27) Якщо відносна щорсткість задовольняє умові: (28) то Кш =1. Рівняння (25) дійсне в діапазоні зміни числа Рейнольдса: , (29) де (30) Коефіцієнт витрати “” для сопла і сопла Вентурі розраховується за формулою (25) методом ітерації. 4.Визначення невідновної втрати тиску 1.Абсолютна невідновна втрата тиску (31) 2.Відносна невідновна втрата тиску (31a) 5. Визначення похибки вимірювання витрати Середня квадратична відносна похибка (СКВП) вимірювання витрати описується рівнянням: , (32) де -СКВП коефіцієнта витрати; -СКВП поправки на розширення середовища; -СКВП коефіцієнта корекції витрати на число Рейнольдса; -СКВП дифманометра-витратоміра; -СКВП визначення густини середовища при нормальних умовах; -СКВП вимірювання тиску середовища; -СКВП вимірювання температури середовища; -СКВП визначення коефіцієнта стисливості газів. 5.1.Визначення похибок коефіцієнта витрати для діафрагми , (33) де -CКВП коефіцієнта витрати по неточному визначенню діаметра отвора звужуючого пристрою; -CКВП коефіцієнта витрати по неточному визначенню діаметра труби; -СКВП вихідного коефіцієнта витрати; -СКВП поправки на шорсткість поверхні; -СКВП поправки на затуплення торця діафрагми, , (34) , (35) 36) (37) (38) 5.2. Визначення похибки коефіцієнта витрати для сопла і сопла Вентурі , (39) де -СКВП визначення коефіцієнта витоку, , (40) , (41) При <0, а також при приймаємо =0. і розраховують як і для діафрагми. 5.3. Визначення похибки поправки “” для діафрагм , (42) де -СКВП показника адіабати; -СКВП дифманометра-перепадоміра; -СКВП манометра; -СКВП визначення значення середнього; 5.3.1. , (43) де -табличне значення СКВП показника адіабати (для повітря =0.35%); , (44) де -половина поділки шкали барометра; -граничне значення шкали манометра; -клас точності манометра. , (45) де -половина поділки шкали термометра; -температура середовища. 5.3.2. , (46) де -граничне значення шкали дифманометра-перепадоміра; -перепад тиску; -клас точності дифманометра-перепадоміра. 5.3.3. , (47) 5.3.4. Визначення похибки поправки “” для сопла і сопла Вентурі , (48) де і -допоміжні величини, , (49) , (50) 5.4. Визначення похибки коефіцієнта корекції витрати на число Рейнольдса , (51) де -коефіцієнт корекції; -СКВП визначення динамічної в’язкості, , (52) де -кінцеве значення коефіцієнта витрати,отримане методом ітерації; 1-значення коефіцієнта витрати при (формула (12)), , (53) , (з формули (23)) де -табличне значення СКВП динамічної в’язкості. Для повітря =1.25%. 5.5.Визначення похибки дифманометра-витратоміра Оскільни на лабораторній установці дифманометр-витратомір не встановлений, для визначення користуємося залежністтю: , (54) де визначається за формулою (46). 5.6. Визначення похибки густини середовища при нормальних умовах , (55) Для повітря =0.002%. 5.7. Визначення похибки коефіцієнта стисливості газів Для повітря =0.35%. Похибки і визначаються за формулами (44) і (45). 5.8.Визначення граничної відносної похибки результату вимірювання , (56) Порядок виконання роботи Перед початком роботи (включенням установки) необхідно записати в протокол конструктивні дані установки - діаметр трубопроводу, діаметр отвору звужуючого пристрою, а також характеристики вимірювальних приладів - манометра, дифманометра-перепадоміра, барометра, термометра (діапазон вимірювання і класи точності приладів). Користуючись довідниковою літературою необхідно визначити додаткові дані, що характеризують фізичний стан повітря - густину при нормальних умовах, коефіцієнт стисливості, показник адіабати, динамічну в’язкість, а також розрахувати тиск і температуру при нормальних умовах. Після запуску установки знімають експериментальні дані - середнє значення перепаду тиску, середнє значення надлишкового тску перед звужуючим пристроєм, атмосферний тиск і температуру повітря. При наявності експериментальних даних, за відповідними формулами здійснюють розрахунок витрати повітря за допомогою діафрагми, сопла і сопла Вентурі, розрахунок похибок вимірювання з метою оцінки точності вимірювання витрати на різних звужуючих пристроях і визначення звужуючого пристрою з максимальною невідновною втратою тиску. Розрахунок витрати повітря здійснюють користуючись одиницями Міжнародної системи СІ. Протокол досліджень Дифманометр-перепадомір:.................., діапазон вимірювання від .............. до ............... Па, клас точності.........., ціна поділки................Па. Манометр: тип......................................., діапазон вимірювання від .............. до .............. Па, клас точності.........., ціна поділки................Па. Барометр: тип........................................, діапазон вимірювання від .............. до ............... Па, клас точності.........., ціна поділки................Па. Термометр: тип....................................., діапазон вимірювання від .............. до .................0С, клас точності.........., ціна поділки................0С. Результати вимірювання Параметр Познач. Одиниця Діафрагма Сопло Сопло Вентурі Діаметр трубопроводу м Діаметр отвору звужуючого пристрою м Надлишковий тиск (середнє значення) Па Середній перепад тиску Па Атмосферний тиск Па Температура повітря К Розрахункові величини Познач. Одиниця Діафрагма Сопло Сопло Вентурі Абсолютний тиск Па Абсолютна температура К Густина повітря В’язкість повітря кг/м3 Відносна площа звужуючого пристрою Па*с Поправка на шорсткість труби - Поправка на затуплення торця - Поправка на розширення середовища - Коефіцієнт витрати при - Об’ємна витрата м3/c Число Рейнольдса - Коефіцієнт витрати (виправлений) - Об’ємна витрата в робочих умовах м3/c Об’ємна витрата при нормальних умовах м3/c Масова витрата повітря кг/с Невідновна втрата тиску Па Відносна невідновна втрата тиску % Похибка параметру або пристрою Позначення Діафрагма Сопло Сопло Вентурі Коефіцієнта витрати Дифманометра-перепадоміра Манометра Дифманометра-витратоміра Поправки на розширення середовища Коефіцієнта корекції витрати на число Рейнольдса Термометра Густини при нормальних умовах Коефіцієнт стискуваності Витрати

Інші Інші

13.12.2011 03:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись