Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

и абсолютное давление воздуха в трубопроводе, определим его плотность по уравнению состояния:

Поскольку динамическое давление выражается уравнением

то искомая скорость протекания в данном сечении равна

w = ] 2 м/сек [w= ]/2gм/сек

По полученной скорости протекания w и замеренной площади поперечного сечения F определяется количество протекающего воздуха на основании уравнения неразрывности. На фиг. 101 приведена диаграмма, облегчающая определение расхода по уравнению неразрывности.

Для часто встречающихся стандартных («комнатных») условий плотность воздуха q = 1,2 кг/м (удельный вес воздуха у ~ = 1,2 /сГ/ж).

В этом случае формула скорости принимает очень простой вид:

W = 1,29\ р м/сек (р в н/м, [w = 4 V pg м/сек (р в кГ/м)\.

Этой формулой можно пользоваться для предварительных ориентировочных расчетов, если условия близки к стандартным.

Вместо двух трубок часто применяют одну нормальную пневмо-метрическую трубку - трубку Пито-Прандтля (фпг. 100, б), состоящую из двух встроенных одна в другую трубок, загнутых под прямым углом.

Ввиду переменного поля скоростей протекания в трубе определение расхода пневмометрической трубкой, направленной по центральной оси трубы, дает несколько увеличенные значения расхода.

Для более точного определения расхода необходимо сечение трубопровода разбить на равные по площади кольца (фиг. 100, е) и путем перемещения (траверспрования) трубки определить скорости в каждом из колец, после чего определить среднюю скорость из уравнения

м/сек.

где Wy, 102 - скорости, замеренные в точках, лежащих на средних диаметрах равновеликих кольцевых площадок (фиг. 100, е) в м/сек; п - число равновеликих площадок.

Пневмометрическими трубками пользуются обычно для измерения воздуха низкого давления (вентиляторного). Применение пневмометрических трубок для замера расхода сжатого воздуха атруднительно вследствие необходимости тщательного уплотне-

rS 20 3D 50 60м/се/<

Фиг. 101. Диаграмма для расчетов по уравнению неразрывности.

ния В месте ввода трубки в воздухопровод. Кроме того, замеры этой трубкой возможны лишь при достаточно большой скорости протекания воздуха, не ниже 4 м/сек, так как при меньшей скорости перепад в дифманометре, даже при заполнении водой, получается очень малым. 12*

Несмотря на указанные недостатки, замер пневмометрнческои трубкой настолько удобен, что пм можно при известных условиях пользоваться для однократных замеров расхода слотого воздуха, определения утечек и т. д.

На фпг. 102 показана пневмометрическая трубка, сконструп-рованная автором при участии конструктора Ф. Ф. Красицкой. К трубопроводу у предварительно просверленного отверстия приваривается бобышка, имеющая отверстие с резьбой, совпадающее с отверстием в трубопроводе, отверстие бобышки ввинчивается ~ пробка. В случае необходимости замера пробка отвинчивается и в отверстие вводится пневмометрическая трубка. В отличие от других конструкций, загиб в трубке плавный, что дает возможность сверлить в трубопроводе минимальную величину отверстия.

Трубку необходимо (как и все новые трубки) предварительно про-тарировать; опытные замеры показали, что поправочный коэффициент для этой трубки близок к единице.

При небольших скоростях протекания воздуха трубку желательно приключить к микроманометру.

В качестве дроссельных устройств применяются диафрагмы, сопла (фпг. 103) и трубы Вентури. Для замера расхода воздуха чаще всего применяются диафрагмы и сопла (в дальнейшем будем для краткости применять термин «диафрагма», имея в виду, что все положения и выводы для диафрагмы, кроме оговариваемых, будут также относиться и к соплам).

Сопротивление, оказываемое протеканию воздуха диафрагмой, пропорционально скорости протекания, а следовательно, пропорционально количеству протекающего воздуха.

Предположим, что протекает несжимаемая среда: поправка на слсимаемость будет введена позже. Обозначим:

D - диаметр трубопровода в м; d - диаметр отверстия диафрагмы в м; f и fо - площади поперечных сечений трубы и диафрагмы в м-

Фиг. 102. Пневмометрическая трубка.

трубы;

- отношенпе площадей диафрагмы и

и рз-давление до и после диафрагмы в нм [кг/м]; Др = Pi - Рз - разность давлений (перепад) до и после диафрагмы;

Wi и - скорости протекания в трубе до и после диафрагмы в м/сек; для несжимаемой жидкости Wi = = w; Wg - скорость протекания через диафрагму в м/сек; 61 и 62 - плотности воздуха до и после диафрагмы в кг/м; для несжимаемой жидкости Qi = 62 = 6> п 22 - высоты от уровня сравнения (высотные напоры) до и после диафрагмы в м; С - коэффициент сопротивления диафрагмы, учитывающий сжатие струи и все потери.

Фиг. 103. Дроссельные измерительные устройства (характер потока и распределение давлений):

а - диафрагма; б - нормальное сопло.

Уравнение закона сохранения энергии выражается равенством энергии потока до и после диафрагмы (уравнение Д. Бернулли):

л

Вследствие принятого предварительного допущения о несжимаемости и ничтолсного влияния разности высот имеют место следующие равенства:

ei==Q2 = Q; = Ш2 = ш и ?i = Z2 = Z.

В этом случае уравнение Бернулли примет вид

Р, - Ро

о 02

откуда скорость протекания через диафрагму выразится уравнением

1/12- м1сек.

Обозначив - = а - коэффициент расхода диафрагмы, получим уравнение скорости протекания через диафрагму;

Wg=a 1j/"2- м/сек.

Коэффициент расхода а определяется экспериментальным пу-тем, в зависимости от отношения т = j.

Плотность воздуха q определяется из уравнения состояния:

кг/м.

где pi и Ту - давление и температура, замеренные непосредственно перед диафрагмой, в н/м и °К.

Уравнение объемного расхода принимает следующий вид:

V=Fg = aY2 мУсек.

В уравнение расхода вносятся следующие поправки: поправка на расширение воздуха е, зависящая от отношений

га = и показателя адиабаты k = 1,41; в выражении -

Pl L Pi

принимается абсолютное давление р в н/м и Др в н/м;

поправка на температурное расширение диаметра диафрагмы kt при значительном отклонении температуры протекающего воздуха от температуры t = 20° С, при которой предполагается изготовление диафрагмы; вместо диаметра диафрагмы d (при t = 20° С) следует принять диаметр df при температуре протекания ty °С;

d] = (fKt = d[\ + 2at{h-2Q)\,

где - коэффициент линейного расширения материала диафрагмы, определяемый по справочным данным.

К исходному коэффициенту расхода а вносят также поправки на вязкость протекающей среды, шероховатость трубопровода и отклонение плотности от расчетной для идеальных газов при очень высоких давлениях. При обычных условиях замера расходов воздуха для компрессоров общего назначения этими поправками можно пренебречь.

Иногда замер давлений осуществляют не у самых диафрагм, а на некотором расстоянии от них; в этом случае пользуются специальными графиками и таблицами для коэффициента расхода а. 182

Для обычных условий формула определения объемного расхода оздуха, протекающего через диафрагму, имеет следующий вид:

e.-dW У2.мУсек,

в дж/кг \мЧсек\; Q

V,,diae-]/MyceK

а поскольку га = - массовый расход воздуха - равен

тсе - - rf?ae 1 2ApQ кг1сек.

Ар в н!м

сек-м

Q в кг/м.

тсек = 1 2Дру кг/сек .

Если диаметр диафрагмы выразить в лл, а расходы определять за 1 ч, то, учтя, что

),2i-10-«-3600 = 0,01252,

получим следующие расчетные формулы расхода воздуха, протекающего через дроссельный прибор: "

объемный расход, отнесенный к состоянию воздуха перед диафрагмой (Pi,-i) "

1/ = 0,01252ае4 ] мУч;

в системе единиц СИ

У = 0,004аб4]/- А

в дж/кг, Ар в н./м; Q

весовой расход

G = 0,01252ae йЦАру кг/ч; или массовый расход в системе единиц СИ т = 0,004аЕ 4vApQ кг/ч, где Др в н/м; q в кг/м;