2. Измерение расхода жидкостей и газов. Теория метода

переменного перепада. Пример расчета.

Размерности расхода. Основные методы. Метод переменного

перепада давления (дроссельные расходомеры). ГОСТ 8.563.1-97

ГСИ, Правила РД 50-213-80. Ограничения:1) однофазная

среда;2)D>50мм; 3)турбулентный режим течения, Re >2*10³.

Геометрия: S1=πD²/4, S0=πd²/4, m=S0/S1= d²/D² –модуль

сужающего устройства (СУ); μ=S2/S0 – коэфф. сжатия потока.

Типы сужающих устройств (СУ):

диафрагма, сопло, сопло Вентури.

Задача: установить связь между перепадом давления ΔP и

расходом V.

- 12 -

Рис.3 . Сужающее устройство (диафрагма).

Уравнение Бернулли (при отсутствии трения):

(16)

Уравнение неразрывности потока:

(17)

Уравнение (16) решаем относительно v2, с учетом (17):

(18)

где Ψ –коэффиц., учитывающий, что отбор перепада давления

производится через трубки (до и после СУ) к дифманометру.

ΔР=Р1_Д*- Р2_Д* – перепад (динамич.) давления.

- 13 -

Объемный расход V:

(19)

Коэффициент расхода α:

(20)

0.6 ≤ α ≤ 0.8

Тогда имеем:

(21)

Здесь d – диаметр отв. диафрагмы, мм; ΔP –перепад давления, Па;

ρ- плотность в кг/м³.

Другая форма записи:

(22)

Для газов и с учетом температуры:

(23)

где ε – коэффиц. сжатия газа, ε<1;

k_Θ – температурная поправка изменения размеров СУ,

при 20≤Θ≤60 k_Θ=1

(24)

где Vс – средний расход м³/ч, ρ –кг/м³ , D – мм,

μ- динамич. вязкость Па*с.

- 14-

Условие турбулентности потока: Re_р > Re_гр

Величина Re_гр определяется по следующему соотношению:

m: 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Re_гр: 3*10⁴ 4.2*10⁴ 5.6*10⁴ 7.2*10⁴ 9*10⁴

Величины μ_i для 3х газов [SO₂, СО₂, СН₄] и величины

молекулярной массы М_i даны в таблице 1. Табл.1

газ	μ* 10^5, Па*с при темпер.Θ^0С					Мi
	20	40	60	80	100
SO2	1.18	1.28	1.43	1.53	1.62	64.06
СО2	1.39	1.50	1.68	1.76	1.82	44.01
СН4	1.05	1.15	1.25	1.30	1.36	16.04

Коэфиц. расхода α=f(m,D,Re_р), [0.6≤α≤0.8], α – определяется по

спец. таблицам. Ниже приведена выборка таблицы α=f(m,D), -

таблица 2.

Таблица 2

m	D = 50 мм		D = 100 мм		D = 200 мм		D >300 мм
	α	mα	α	mα	α	mα	α	mα
0.1	0.6122	0.0616	0.6118	0.0612	0.6069	0.0607	0.6034	0.0603
0.15	0.6219	0.0933	0.6169	0.0925	0.6117	0.0918	0.6084	0.0913
0.2	0.6293	0.1259	0.6238	0.1248	0.6183	0.1237	0.6150	0.1230
0.25	0.6385	0.1596	0.6325	0.1581	0.6267	0.1567	0.6238	0.1560
0.3	0.6492	0.1948	0.6428	0.1928	0.6368	0.1910	0.6340	0.1902

Номинальное (верхнее) значение перепада давления шкалы

дифманометра ΔP_Н выбирается из таблицы 3:

- 15 -

Таблица 3

1	1.6	2.5	4	6.3	кгс/м^2
10	16	25	40	63
100	160	250	400	630
1000	1600	2500	4000
			0.4	0.63	кгс/см^2
1.0	1.6	2.5	4.0	6.3

Плотность газа ρ= ρ_Н*(P1*T_Н/ P_Н*Т), где T_Н =293 К, P_Н =10⁵ Па

Имеется две постановки задачи:

1)прямая – расчет расхода V по заданным ΔP, d и характеристикам

потока;

2)обратная –расчет d и пределов шкалы дифманометра [ΔP_Н ,V н] по

заданным V_max и характеристикам потока.