Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Кибернетика»

Курсовой проект защищён

с оценкой_______________

Руководитель, к.т.н., проф.

_____________Ю.П.Жуков

«___»______________2012 г.

Расчёт и проектирование расходомера переменного перепада давления

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Технические измерения и приборы»

ЯГТУ 220301.65-000 КП

Нормоконтролёр к.т.н., профессор __________Ю.П.Жуков «___»__________2012 г.

Проект выполнил студент гр. ЗА–44 _________А.Э.Кириков «___»__________2012 г.

2012

1 Исходные данные

1.1 Измеряемая среда - смесь газов, заданная молярной концен­трацией вдолях единицы

N_{1 Этан (C2H6)}= 0,54, N_{2 Бутан (С4Н10)} = 0,3,

N_{3Пропан (С3Н8)}= 0,1, N_{4Углекислый газ (С02)}= 0,05,

N_{5Азот (N2)} = 0,01.

1.2 Наибольший измеряемый расход, приведенный к нормаль­ному состоянию

Q_ном.max= 400 = 0,111

1.3 Минимальный измеряемый расход, приведенный к нормаль­ному состоянию

Q_ном.min =200 = 0,056

1.4 Температура газа перед сужающим устройствомt= 75±2.

1.5 Избыточное давление газовой смесиP_и= 610±4.

1.6 Атмосферное (барометрическое) давлениеP_б = 100 кПа.

1.7 Допустимая остаточная потеря давления газовогопотока при прохож-дении через сужающее устройство при максимальном расходе.

1.8 Относительная влажность φ = 60 %.

1.9 Материал сужающего устройства – сталь0Х17Т.

1.10 Местные сопротивления на измерительном участке трубо­провода: до сужающего устройства – запорный вентиль; после су­жающего устройства –колено с поворотом потока на 90°.

1.11 Расстояние между местными сопротивлениями 35*D₂₀.

2 Выбор сужающего устройства и пределов измерения

2.1 Тип сужающего устройства – диафрагма.

2.2 Способ отбора перепада давления –угловой камерный.

2.3 Верхний предел измерения расхода Q_ном.пр = 0,125

3 Определение недостающих для расчета данных

3.1 Абсолютное давление газа

3.2 Абсолютная температура газа

3.3 Определение внутреннего диаметра трубопровода при 20°С

3.3.1 Приближенное значение внутреннего диаметра трубопровода при20°С.

Полученное значение соответствует диаметру условного проходаD_у= 65мм.

3.4 Определение минимальной толщины стенки трубы

3.4.1 Выбираем бесшовную холоднодеформированную трубу по ГОСТ 8733-87 из материала сталь 10, т.к. газовая смесь не агрессивна по отношению к этому материалу.

Для стали 10при 75 °Сназна­чаем первую температурную ступень.

Рабочему давлениюP_и= 0,61МПа и первой температурной сту­пени соответствует ближайшее условное давление P_у= 0,63МПа и проб­ное давление P_пр= 0,9МПа.

Минимальная толщина стенки трубы

3.5 Уточнение размеров трубы, выбор фланцев и камер

3.5.1 Исходя из значений диаметра условного прохода D_у = 65 мм и условного давления P_у = 0,63 МПа, выбираем камерную диафрагму ДКС 10–65 исполнения 1по ГОСТ 26969–86.

Условное обозначение диафрагмы ДКС 10-65 Б – I ГОСТ 26969-86.

Таблица 1 – Геометрические параметры камер

D	D1	D2	D3	D4	h	h1	с
мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм
127	120	100	90	109	3	3	1,5

Прокладка для ДКС 10-65 Б – I ГОСТ 26969-86 выполняется из паронита по ГОСТ 481-80 толщиной h = 2 мм.

3.5.2 Исходя из условного давленияP_у= 0,63 МПа, выбираем фланец стальной приварной встык по ГОСТ 12821–80 с уплотнительной поверхностью исполнения 2.

Таблица 2 – Геометрические параметры фланцев

D	D1	D4	Dn	Dm	d	d1	n	h	h1	h4	b
мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм
180	145	109	77	88	18	66	4	3	4	35	12
Dболтов, шпилек = М16

3.5.3 Диаметр отверстия выбранного фланца d₁ = 66 мм. Исходя из этого выбираем трубу с наружным диаметром D_н = 68 мм и толщиной стенки h = 1 мм.

3.5.4 Внутренний диаметр трубы при 20 °С

3.5.5 Условное обозначение выбранной трубы с наружным диаметром 68 мм, толщиной стенки 1,5 мм, длиной 6000 мм из стали 10, изготов­ленной с нормированием механических свойств и химического состава (группа B):

3.6 Определение внутреннего диаметра трубопровода при рабочей температуре

3.6.1 Тепловой коэффициент линейного расширения материала трубопровода

β_t = 11,1∙10^-6 К^-1.

3.6.2 Внутренний диаметр трубопровода при рабочей температуре 75°С

3.7 Определение показателя адиабаты газовой смеси

3.7.1 Показатели адиабаты составляющих газовой смеси

χ_{1Этан (C2H6)}= 1,2,

χ_{2Бутан (С4Н10)}= 1,1,

χ_{3Пропан (С3Н8)} = 1,16,

χ_{4Углекислый газ (С02)}= 1,31,

χ_{5Азот (N2)}= 1,4.

3.7.2 Показатель адиабаты смеси газов

3.8 Определение плотности газовой смеси при нормальных условиях.

3.8.1 Плотности составляющих газовой смеси при нормальных условиях

3.8.2 Плотность газовой смеси при нормальных условиях

3.9 Определение коэффициента сжимаемости газовой смеси

3.9.1Так как плотность газовой смеси при нормальных условиях

ρ_ном.= 1,7190 > 0,9 ,

то коэффициенты сжимаемости составляющих газовой смеси при t = 75 °С и P = 0,71 МПа, определяем по графикам зависимости коэффициентов сжимаемости газов от давления и температуры. Чтобы воспользоваться графиками, абсолютное давление измеряемой среды представим в

,

K₁ = 0,96, K₂ = 0,87,K₃= 0,93,K₄ = 0,98,K₅ = 1,0.

3.9.2 Коэффициент сжимаемости газовой смеси

3.10 Плотность насыщенного водяного пара приt = 75°С

ρ_нп = 0,2420.

3.11 Температура насыщенного водяного пара при P= 7,3

t_нас = 165,57 °С.

3.12 Проверка условия t < t_нас.

3.13 Так как t < t_нас, то наибольшая возможная плотность пара во влажном газе при P = 0,71 МПа и t = 75°С

ρ_вп.max = 0,2420.

3.14 Давление насыщенного водяного пара при t= 75°С

P_нп = 0,3931= 0,04 МПа.

3.15 Так как t < t_нас, то наибольшее возможное давление водяного пара во влажном газе при P = 0,71 МПа и t = 75°С

P_вп.max = P_нп = 0,04 МПа.

3.16 Определение динамической вязкости газовой смеси в рабочих условиях

3.16.1 Псевдокритическое давление газовой смеси

3.16.2 Приведенное давление газовой смеси

3.16.3 Псевдокритическая температура газовой смеси

3.16.4 Приведенная температура газовой смеси

3.16.5 Динамическая вязкость газовой смеси в рабочих условиях

3.17 Плотность сухой части влажной газовой смеси в рабочих условиях

3.18 Плотность влажной газовой смеси в рабочих условиях