Основы теории.

Известно, что объемный расход вещества, протекающего по трубопроводу, определяется как произведение скорости потока на площадь отверстия истечения F, т. е.

Q=vF

Массовый расход G получают умножением объемного рас­хода Q на плотность ρ жидкости, газа или пара, т. е.

G=Qρ

При прохождении вещества через сужающее устройство, установленное в трубопроводе, скорость его увеличивается. Это следует из условия неразрывности струи:

Q=v₁F=v₂f

Где F и f — соответственно площади сечения трубопровода и сужающего уст­ройства;

v₁и v₂ — средние скорости движения вещества в трубопроводе и в су­жающем устройстве.

Более высокая скорость v₂ по сравнению с v₁ обусловлена переходом части потенциальной энергии потока в кинетическую.

Из уравнения следу­ет, что:

v₂=(F\f)v₁

т. е. при постоянном отно­шении Р/f скорость v2 тем больше, чем выше скорость V1 вещества в трубопроводе или чем больше расход. От­ношение f\F называют модулем сужающего устройства и обо­значают через m, т. е.

m=f\F=d²\D²

где d и D—соответственно диаметры проходных сечений сужающего устрой­ства и трубопровода.

Из уравнений получим: V=v₁\m

Если до сужающего устройства статическое давление в трубопроводе равно Р'₁, то в сужающем устройстве оно резко падает, затем постепенно возрастает до нового установившего­ся значения. При этом давление в трубопроводе за сужающим устройством не достигает значения Р''₁, так как часть энергии расходуется на трение о стенки сужающего устройства и за­вихрения потока после сужающего устройства. Величина без­возвратных потерь равна Р_n. Перед сужением давление несколь­ко возрастает до Р₁, что обусловлено сжатием потока перед су­жающим устройством.

Минимальное давление Р'₂ наблюдается на некотором рас­стоянии от сужающего устройства. Давление в проходном се­чении сужающего устройства равно Р₂. Разность давлений Р₁—Р₂ является перепадом, зависящим от расхода среды, про­текающей через трубопровод. Найдем зависимость между пере­падом давлений за сужающим устройством и расходом. Уравнения расхода для несжимаемой жидкости в объемных (в м³/с) и массовых (кг/с) единицах бу­дут соответственно иметь вид:

где Р₁ и Р₂ —давления, Па;

ρ — плотность, кг/м³;

ά =f(mRе) – коэффициент расхода;

Rе – число Рейнольдса; f — площадь, м².

При измерении расхода сжимаемых сред (газов и паров), особенно при больших перепадах давлений в сужающем устройстве, необходимо учитывать уменьшение плотности ρ, вызванное снижением давления при прохождении через сужающее устройствою., поэтому мас­совый расход (а также объ­емный), отнесенный к началь­ному значению р, несколько уменьшится.

Уравнения расхода для газов и паров соответственно в объемных и мас­совых долях имеют вид:

где ε — поправочный множитель на расширение измеряемой среды, называе­мый коэффициентом расширения;

ρ₁ — плотность потока перед входом потока в отверстие сужающего устройства

Расходомер состоит из следующих основных частей: измерительных участков трубопровода 1 до и после сужающего устройства; су­жающего устройства 2; расходомерного дифференциального монометра 4; интегрирующего устройства 5, определяющего расход за определенный промежуток времени (смену, сутки); импульсных линий 3, служащих для соединения с дифманометром измерительных участков трубопровода.

Дата добавления: 2015-07-11