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 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

1.11.6.2.1. Схема функционирования

Желаемое выходное давление поддерживается постоянным в точке соединения камерь! штуцера с трубопроводом (см. последний рисунок). При лк>-бом расходе, допускаемом устройством, подвижная часть занимает положение, уравновешиваемое силами, направленными вниз (вес, атмосферные сила и давление) и вверх (выходное давление на внутренней стенке деформируемой пеэегород-ки, разница давлений на входе и выходе).

Действующие давления рассматриваются в абсолютном смьюле, но не по отношению к атмосферному давлению. Следующие далее расчеты выполнены для абсолютных давлений, если только не указано иное.

1.11.6.2.2. Общие соотношения

Согласно одному из свойств адиабатического расширения газа, близкого к совершенному, следует различать два случая, в зависимости от того, является ли выходное давление Рг большим или меньшим, чем половина входного давления Pi (при этом Р, и Рг - абсолютные давления):

- Рг < Pi/2; в самом узком сечении (сужение устройства) скорость газа достигает скорость звука (при давлении и температуре в сужении) и давление Ре в этой точке близко к Р,/2. Давление на выходе Рг может быть меньше, чем Р. Могут иметь место и другие соотношения.

- Рг > Pi /2; в этом случае скорость газа на клапане всегда меньше скорости звука. Давление на выходе обычно мало отличается от давления в сужении.

Общее соотношение, связывающее массовый расход q„ с давлениями, имеет вид:

<7m = AKSF

в котором:

- коэффициент А зависит от состояния газа (плотности и температуры на входе) и от того, какие термодинамические условия приняты за стандартные;

- S является площадью проходного сечения;

- К - коэффициент расхода, который характеризует отверстие дросселя (К < 1), зависит от формы отверстия (а также если совсем строго, - от природы газа и от давлений);

- расходный фактор:

- либо в сверхзвуковом режиме

Представляет интерес величина Цт/Рг-- в сверхзвуковом режиме:

Р=7Рг(р1-Рг)

Рг>р1/2,

- либо в дозвуковом режиме:

Рг < Pi/2.

Наибольший массовый расход будет достигнут при максимальном раскрытии S„ клапана:

Qnimax) •= AKS,

= AKS„ -1 Р, Р,

- дозвуковом режиме:

= AKS„ Рг "2

В итоге, можно получить для данного газа при фиксированной температуре на входе, единое представление для максимального дебита, каков бы ни был режим истечения:

1.11.6.2.3. Явления, связанные с дросселированием

Во время дросселирования в устройстве газ охлаждается тем больше, чем меньше он подчиняется свойствам совершенных газов, для которых процесс дросселирования всегда изотермичен. Для природного газа понижение температуры при расширении имеет порядок 0.5°С на 1 бар.

Штуиер может явиться источником шума весьма разнообразной природы:

- аэродинамического происхождения, связанного с явлением расширения;

- механических вибраций, порожденных работой устройства.

Шумы аэродинамической природы связаны с достижением скорости звука на клапане. Они зарождаются на выходе штуцера и на выходе клапана, где при понижении давления скорость растет и оказывается выше звуковой.

Возможны 3 способа передачи шума:

- излучением волн с корпуса штуцера;

- истечением газа на выходе из устройства;

- передачей механических вибраций по твердому телу.

1.11.6.2.4. Штуцеры

Для заданных давлений на входе и выходе расход q„ связан соотношением с проходным сечением S клапана, которое само является функцией характеристик этого клапана и высоты его поднятия Z (формула отверстия).

Имеет место: q - AKS(Z)F, при этом F - расходный фактор, зависит от Pi и Рг.

Второе соотношение означает, что силы, действующие на подвижную часть, уравновешены:

<lPl,P2,<7m,Z)-0

Если исключить Z из этих двух выражений, можно получить одно уравнение между Pi, Рг и характеристическим расходом q„ устройства.

Для штуцера прямого действия в дозвуковом режиме характеристическое уравнение имеет вид:

Рг = А-вр1-

При использовании устройства на практике изменения Рг в зависимости от изменений Pi и q„ должны оставаться предельно малыми.

В регулируемой системе ("дроссель + сеть") смена одного стационарного режима на другой порождает нестационарный переходный процесс. Последний должен быть кратковременным (малое время отклика) и не должен слишком отклонять систему от стационарного состояния (быть затухающим).

1.12. МЕТРОЛОГИЯ

1.12.1. Измерение температур

1.12.1.1. Принципы

с 1960 года термометрическая система по стоградусной шкале основывается на двух опорных точках:

- тройная точка воды - 0,01 °С (температура равновесия между льдом, жидкой водой и ее паром; три фазы сосуществуют при давлении 4.58 мм Нд, или 610,6164 Па), а не 0°С - точка плавления льда;

- точка кипения воды при нормальном давлении -100°С.

Для интерполяции температуры между международными опорными точками были приняты:

- платиновый термометр сопротивления для области от -182,97°С, до 630,5°С,

- платинородиевый термоэлемент (10% родия -платина) для области от 630,5°С до 1 063°С,

- оптический монохроматический пирометр красного света в области выше 1 063°С.

1.12.1.2. Жидкостные стеклянные термометры расширения

Используются тонкое стекло с малым коэффициентом расширения и заполняющая жидкость, обладающая хорошей теплопроводностью, малой удельной теплоемкостью и достаточным коэффициентом расширения.

Температурные интервалы применения являются функцией свойств жидкости (см. таблицу §1.12.1.9).

Чувствительность зависит от отношения объема резервуара к объему капилляра и коэффициента расширения используемой жидкости.

При измерениях следует избегать параллактических ошибок; измерять температуру (снимать показания) как можно ближе к капилляру; периодически проверять показания термометра с помощью эталонного термометра.

При точных измерениях необходимо делать поправки, с одной стороны, на выступающую часть прибора, с другой - на внутреннее и внешнее давление.

1.12.1.3. Манометрические термометры

Они состоят из металлической трубки, присоединенной с помощью тонкой трубочки к деформируемому манометрическому элементу.

Вся система полностью заполнена жидкостью, подобранной в зависимости от диапазона измеряемых температур. Паразитные расширения устраняются с помощью дифференциальной схемы.

1.12.1.4. Конденсационные манометрические термометры

1.12.1.5. Твердые термометры расширения

Используются в виде биметаллических пластинок, состоящих из металлов с существенно разными коэффициентами расширения (железо-никель), сваренных по всей длине. Изменению температуры соответствует изменение кривизны пластины, усиленное и переданное стрелочному указателю.

1.12.1.6. Термометры сопротивления

1.12.1.6.1. Принцип действия

В этих приборах используется изменение удельного сопротивления некоторых металлов при изменении температуры. Определение температуры сводится к измерению электрического сопротивления.

Если сопротивление линейно зависит от температуры, то связь между ними имеет вид

Re » Ro(1 + at}

где:

а - температурный коэффициент сопротивления

Ро - значение сопротивления при температуре, равной 6°

Напомним, что

"о = Ро-

где:

Ro - сопротивление проводника при 0°С, / - его длина в м,

S - площадь поперечного сечения в м, Ро - удельное сопротивление при 0°С в Ом • м Для этих приборов используются:

- никель или медь для интервала температур от -200°Сдо+150°С,

- платина для интервалов температур от -200°С до +600°С.

1.12.1.6.2. Электрические характеристики используемых металлов

Жидкость в термометре подобрана таким образом, чтобы измеряемые температуры лежали между ее нормальной температурой кипения и ее критической температурой.

Так как закон изменения упругости паров от температуры нелинеен, то градуировка шкалы имеет участки, на которых расстояния между делениями возрастают с ростом температуры. Эти термометры должны использоваться в верхней части шкалы.

Во французском стандарте NFC 42-330 приводится таблица соответствия температур в °С омическому сопротивлению.

Никель позволяет получить высокую чувствительность при измерениях, однако сложности с получением металла высокой степени чистоты приводят к ненадежности взаимозаменяемости.

Недостатком меди является малое удельное сопротивление, что приводит при заданных габаритах к ограниченной чувствительности термометра.