Прямой расчет сужающего устройства

В Правилах РД 50-213-80 приведена одна из возможных схем прямого расчета сужающего устройства методом последовательных прибли­жений. При расчете используются номограммы, прилагаемые к данным Правилам, для определения первого приближенного значения модуля сужающего устройства, после чего в результате нескольких шагов при­ближения определяются окончательные значения всех необходимых ве­личин. Критерием завершения расчета является совпадение расчетного значения расхода с заданным значением с относительной погрешностью менее 0,2% для найденного значения изаданных условий измерения.

Рассмотрим несколько иную схему расчета, не требующую приме­нения номограммы и обладающую большей наглядностью. При этом за исходные данные примем следующие величины: Q_max, Q_cpи Q_min ¾ соответственно максимальный, средний и минимальный измеряемые расходы; - предельный номинальный перепад дифманометра; — диаметр трубопровода при 20⁰С; и t —соответственно избыточное давление и температура газа; р_б — барометрическое давление; — плотность газа при нормальных условиях; , — содер­жание углекислого газа и азота; k — абсолютная шероховатость трубо­провода; материал трубопровода и сужающего устройства; метод от­бора перепада давления.

В основу схемы расчета положено использование рабочего уравнения расхода газа, т. е. уравнения (6) или (7). Расчет выполняется в несколько этапов. В результате каждого этапа определяется значение диамет­ра d ₂₀, которое уточняется на последующем этапе путем уточнения значений коэффициентов , К_п, К_ш, для полученного значения d ₂₀.

При выполнении первого этапа задаются следующими значениями неизвестных параметров: = 0,65; К_п = К_ш = =1. На первом же этапе рассчитывают параметры, которые не зависят от диаметра отверстия диафрагмы, а определяются рабочими условиями, в силу чего расчет их окончательных значений выполняется без последовательных при­ближений. Такими параметрами являются: вязкость , показатель адиа­баты , коэффициенты K _tи , коэффициент сжимаемости , число Рейнольдса Re.

Уточнение диаметра d ₂₀продолжают до тех пор, пока значения коэффициентов , К_п, К_ш, двух последних этапов не совпадут с точ­ностью до четырех знаков после запятой. При этом на каждом этапе вычисление диаметра производят с двумя знаками после запятой (при выражении диаметра в миллиметрах).

Проверка ограничений на число Рейнольдса, значение диаметра и модуля может быть выполнена на первом этапе. Если при такой проверке окажется, что ограничения или какое-либо одно из них не выполняются, то следует изменить исходные данные.

Исходные данные: Q_max= 8000 м³/ч; Q_ср= 7000 м³/ч; Q_min= 6000 м³/ч; =0,63 кгс/см²; D₂₀= =100,0 мм; =64 кгс/см²; t=5°С; р_б=1,0332 кгс/см²; =0,675 кг/м³; = =0,1%; =0,6%; k=0,22 мм; материал трубопровода — сталь 20;материал диафрагмы - нержавеющая сталь ОХ17Т; метод отбора перепада давления ¾ угловой.

Этап 1. Определение первого приближенного значения диаметра отверстия диафрагмы d ₂₀.

1) Зададимся приближенными значениями неизвестных коэффициентов.

=0,65; К_п = К_ш = =1.

2) Определим абсолютное давление и температуру газа:

р = р_и + р_б = 10 +1,0332 = 11,0332 кгс/см²;

Т = 273,15 + 5=278,15 К.

3) Определим вязкость газа по приведенному давлению и температуре газа,
предварительно вычислив псевдокритическое давление и температуру:

=

=

=

4) Определим показатель адиабаты газа:

5) Рассчитаем коэффициенты коррекции на тепловое расширение диафрагмы и трубопровода:

где и — коэффициенты линейного теплового расширения для стали ОХ17Т и стали 20 соответственно.

6) Определим коэффициент сжимаемости газа по псевдоприведенным избы­точному давлению и температуре газа:

Для полученных значений Р_ип и Т _ппо приложению 17 Правил РД 50-213-80 определим значение коэффициента сжимаемости 0,8651.

7) Определим число Рейнольдса при максимальном расходе:

8) Определим первое приближенное значение диаметра d ₂₀, используя ра­бочее уравнение расхода вида

Подставив в уравнение численные значения, получим

d ₂₀=54,4 мм.

Для полученного значения диаметра d₂₀ определим первое приближенное значение модуля

Определим число Рейнольдса при минимальном расходе:

.

Этап 2. Определение второго приближенного значения диаметра отверстия диафрагмы d₂₀.

1) Рассчитаем коэффициент расхода α по формуле для углового метода отбора перепада давления при m=0,2959 и числе Рейнольдса т.е. для значений, полученных на первом этапе:

2) Определим коэффициенты К_п и К_ш по прил. 3 и 2соответственна:

К_п=1,0056; К_ш=1,0103.

3) Рассчитаем коэффициент расширения струи газа при m=0,2959 и
х=1,620:

4) По уравнению расхода определим второе приближенное значение диаметра отверстия диафрагмы и модуля:

Этап 3. Определение третьего приближенного значения диаметра отверстия диафрагмы.

1) Рассчитаем коэффициент расхода по формуле для углового метода отбора перепада давления при m=0,3051 и числе Рейнольдса 1,6*10⁶, т.е. для значений, полученных на первом этапе:

2) Определим коэффициенты по приложению 1 и 2 соответственно:

3) Рассчитаем коэффициент расширения струи газа при m=0,3051 и X=1,620:

4) По уравнению расхода определим третье приближенное значение диаметра отверстия диафрагмы и модуля:

Этап 4. Определение четвертого приближенного значения диаметра отверстия диафрагмы.

1) Рассчитаем коэффициент расхода по формуле для углового метода отбора перепада давления при m=0,3042 и числе Рейнольдса 1,6*10⁶, т.е. для значений, полученных на первом этапе:

2) Определим коэффициенты по приложению 1 и 2 соответственно:

3) Рассчитаем коэффициент расширения струи газа при m=0,3042 и X=1,620:

4) По уравнению расхода определим четвертое приближенное значение диаметра отверстия диафрагмы и модуля:

Этап 5. Определение пятого приближенного значения диаметра отверстия диафрагмы.

1) Рассчитаем коэффициент расхода по формуле для углового метода отбора перепада давления при m=0,3000 и числе Рейнольдса 1,6*10⁶, т.е. для значений, полученных на первом этапе:

2) Определим коэффициенты по приложению 1 и 2 соответственно:

3) Рассчитаем коэффициент расширения струи газа при m= и X=1,620:

4) По уравнению расхода определим четвертое приближенное значение диаметра отверстия диафрагмы и модуля:

«Расчётные значения параметров на этапах приближения» приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Расчётные значения параметров на этапах приближения

Параметр	Этапы приближений
	0,65	0,6339	0,6334	0,6726	0,6722
Кп		1,0078	1,0078	1,0078	1,0078
Кш		1,0069	1,0069	1,0069	1,0069
		0,9841	0,9821	0,9828	0,9828
d20, мм	54,4	55,24	55,16	54,64	54,68
m	0,2959	0,3051	0,3042	0,3000	0,300

Из таблицы 3.1 видно, что значение коэффициентов совпадают с точностью до четырех знаков после запятой для значения диаметров равных 54,64 и 54,68.

Выбран диаметр 54,68.

Дата добавления: 2015-05-10; Просмотров: 2527; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!