Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Кибернетика»

Курсовой проект защищён

с оценкой_______________

Руководитель, к.т.н., проф.

_____________Ю.П.Жуков

«___»______________2011

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

Проект выполнил студент гр. ЗА–44 _________А.Э.Кириков «___»____________2012

2012

1 Исходные данные

1.1 Измеряемая среда - смесь газов, заданная молярной концен­трацией в долях единицы:

Этан (C₂H₆), N₁ = 0,54;

Бутан (С₄Н₁₀), N₂ = 0,3;

Пропан (С₃Н₈), N₃ = 0,1;

Углекислый газ (С0₂), N₄ = 0,05;

Азот (N₂), N₅ = 0,01.

1.2 Наибольший измеряемый расход, приведенный к нормаль­ному состоянию Q_ном.max = 400 м³/ч = 0,111 м³/с.

1.3 Минимальный измеряемый расход, приведенный к нормаль­ному состоянию Q_ном.min = 1900 м³/ч = 0,528 м³/с.

1.4 Температура газа перед сужающим устройством t = 40±1 °С.

1.5 Избыточное давление газовой смеси P_и = 930±7 кПа.

1.6 Атмосферное (барометрическое) давление P_б = 100 кПа.

1.7 Допустимая остаточная потеря давления газового потока при прохож- дении через сужающее устройство при максимальном расходе P¹_пд = 4 кПа.

1.8 Относительная влажность φ = 20 %.

1.9 Материал сужающего устройства – сталь 0X17Т.

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 – 6000 мм.

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 = 1,25 м³/с.

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 при 20 °С.

Полученное значение соответствует диаметру условного прохода D_у = 150 мм.

3.4 Определение минимальной толщины стенки трубы

3.4.1 Выбираем бесшовную холоднодеформированную трубу по ГОСТ 8733-87 из материала сталь 20, т.к. пазовая смесь не агрессивна по отношению к этому материалу.

Для стали 20 при 40 °С назна­чаем первую температурную ступень.

Рабочему давлению P_и = 0,93 МПа и первой температурной сту­пени соответствует ближайшее условное давление P_у = 1 МПа и проб­ное давление P_пр = 1,5 МПа.

Минимальная толщина стенки трубы

3.5 Уточнение размеров трубы, выбор фланцев и камер

3.5.1 Исходя из значений диаметра условного прохода D_у = 150 мм. и услов- ного давления P_у = 1 МПа, выбираем камерную диафрагму ДКС 10–150 исполнения 1 по ГОСТ 26969–86.

3.5.2 Исходя из условного давления P_у = 1 МПа, выбираем фланец стальной приварной встык по ГОСТ 12821–80 с уплотнительной поверхностью исполнения 2.

3.5.3 Диаметр отверстия выбранного фланца d₁ = 146 мм.

Исходя из этого выбираем трубу с наружным диаметром D_у = 150 мм. и толщиной стенки h = 2 мм.

3.5.4 Внутренний диаметр трубы при 20 °С

3.5.5 Условное обозначение выбранной трубы с наружным диаметром 150 мм, толщиной стенки 2 мм, длиной 6000 мм из стали 20, изготов­ленной с нормированием механических свойств и химического состава (группа B):

3.6 Определение внутреннего диаметра трубопровода при рабочей темпера- туре.

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.

3.7 Определение показателя адиабаты газовой смеси.

3.7.1 Показатели адиабаты составляющих газовой смеси

χ₁ = 1,17; χ₂ = 1,09; χ₃ = 1,13; χ₄ = 1,28; χ₅ = 1,40.

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.

3.9.1 Абсолютное давление измеряемой среды представим в кгс/см²

Так как плотность газовой смеси при нормальных условиях ρ_ном > 0,9 кг/м³, то коэффициенты сжимаемости составляющих газовой смеси при t = 40 °С и P = =1,03 МПа.

K₁ = 0,92; K₂ = 0,77; K₃ = 0,80; K₄ = 0,95; K₅ = 1,0.

3.9.2 Коэффициент сжимаемости газовой смеси

3.10 Плотность насыщенного водяного пара при t = 40 °С

ρ_нп = 0,05115 кг/м³.

3.11 Температура насыщенного водяного пара при P = 1,03 МПа (10,5 кгс/см²) t_нас = 181,12 °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 = 1,03 МПа и t = 40 °С

ρ_вп.max = 0,05115 кг/м³.

3.14 Давление насыщенного водяного пара при t = 40 °С

P_нп = 0,0752 кгс/см² = 0,007375 МПа.

3.15 Так как t < t_нас, то наибольшее возможное давление водяного пара во влажном газе при P = 1,03 МПа и t = 40 °С

P_вп.max = P_нп = 0,007375 МПа.

3.16 Определение динамической вязкости газовой смеси в рабочих усло- виях.

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