1.10. Расчет диафрагм и сопел

Приводимые далее расчетные формулы (равно как и методы расчета) справедливы для любых сужающих устройств, и в том числе, для стандартных диафрагм и сопел, но, разумеется, числовые значения коэффициентов расхода α и поправочных множителей ε на изменение плотности газа и пара будут различны для разных сужающих устройств.

Расчетные формулы. Учитывая, что площадь круглого отверстия сужающего устройства и , а также производя соответствующую подстановку в формулы расхода.

Из совместного решения этого уравнения сначала с формулой (42), а затем с формулой (44), получим выражения (11) и (12), получим значения Q_M (кг/с) и Q_О (м³/с) в виде





где измеряются в паскалях.

В большинстве технических расчетов применяют не секундный, а часовой расход. Измерять же диаметр dудобнее в миллиметрах, а не метрах.

С учетом вышеизложенного получим следующие выражения для Q_M (кг/ч) и Q_О(м³/ч):



(42)

Во многих случаях, исходя из еще существующих реальных градуировок приборов давления, считают целесообразным при расчете сужающих устройств измерять в кгс/м².

При этом формулы (42) приобретают вид:

(43)

(44)

где d(мм); ρ (кг/м³); (кгс/м²); Q_M (кг/ч); Q_О (м³/ч).

Результаты измерения объемного расхода Q_О

---

обычно приводят к нормальным условиям (р_н = 101 325 Па или 1,0332 кгс/см²; Т_н = 293,15 К).

Обозначая через Q_H расход газа, приведенный к нормальным условиям, получим

(45)

где k— коэффициент сжимаемости газа.

Учитывая это выражение, а также, заменяя в уравнении расхода плотность ρ на где — плотность газа при нормальных условиях, получим из формулы (42)

(46)

где p (Па) и Δp (Па), а из формулы (44)

(47)

где p (кгс/см²); Δp (кгс/м²).

В обеих предыдущих формулах Q_H (м³/ч); d(мм); ρ и ρ_н (кг/м³).

Для определения расхода Q_H сухой части влажного газа, приведенной к нормальным условиям, имеем зависимость



где φ — относительная влажность газа; — парциальное давление водяного пара при температуре T₁ и φ = 100 %.



где (Па); (Па);

И



где (кгс/см²);

---

(кгс/м²), а



Во всех этих формулах (м³/ч); d(мм); , , (кг/м³).

Правильнее было бы перейти к измерению массового расхода газа Q_м вместо принятого сейчас измерения объемного расхода Q_О (как это практикуется при измерении расхода пара). Приведение объемного расхода к нормальным условиям не всегда обеспечивает (особенно при сложении различных газов) достаточную точность результата [12, 27].

Заметим, что во всех формулах расхода диаметр отверстия сужающего устройства при температуре t₁ в трубопроводе определяется по формуле

при (48)

где — поправочный множитель на тепловое расширение материала сужающего устройства; — диаметр отверстия при 20 °С; — средний коэффициент линейного теплового расширения материала сужающего устройства (для стали 1Х18Н9Т коэффициент возрастает от 0,00166 при t₁= 100 °C до 0,00179 при t₁ = 500 °С).

Все приведенные в этом параграфе формулы справедливы для любых разновидностей сужающих устройств с круглым отверстием, а не только для стандартных диафрагм и сопел.

Методы расчета. Расчет сужающего устройства проводится в целях определения диаметра dего отверстия. При этом возможны два случая: предельный перепад давления дифманометра задан или же его можно выбирать. В том и другом случае вначале надо по формулам (16)—(19) определить число Рейнольдса Re и убедиться, что оно больше того значения

---

, начиная с которого допускается применение стандартных диафрагм и сопел.

Первый тип задачи. Определить диаметр отверстия сужающего устройства. Заданы: D, , , , (или ),Q_{м max} или Q_{О max} и .

Определить dнепосредственно из любых уравнений расхода нельзя потому, что в них кроме dнеизвестен коэффициент расхода , который является функцией . Для газа и пара имеется еще и третье неизвестное ε. В связи с этим умножают и делят правые части уравнений (42), (43) и (44) на D². При этом исключается из уравнений одно неизвестное d², но вместо него появляется другое т. Последнее является безразмерной величиной так же, как и коэффициент расхода , поэтому и т можно объединить. Решая эти уравнения относительно произведения , получим:



(49)

где , если (Па), и , если (кгс/м²).

Эти уравнения — основные и исходные при расчете всех сужающих устройств за исключением труб Вентури, для которых возможен непосредственный расчет по уравнениям (42) — (44), потому что в них коэффициент истечения С имеет постоянное значение, не зависящее от

---

т или d. По уравнениям (49) находят , подставляя в них вместо перепад , а вместо Q_м или Q_О предельное значение шкалы дифманометра, которое выбирается из нормального ряда шкал (как ближайшее большее значение из заданных Q_{м max} или Q_{О max}). Для жидкостей ε = 1, а для газа и пара можно найти значение ε, которое близко к истинному, по отношению . Затем определяют коэффициент расхода α как функцию произведения . Для этого надо иметь для каждого типа сужающего устройства или таблицы, или кривые, или формулы, связывающие с . Подобные таблицы для стандартных диафрагм, имеющих мм, подсчитаны в соответствии с правилами РД 50-213-80 и даны в приложении.

Имея с находим т по формуле

Последнее действие можно не производить, если имеются таблицы, кривые или формулы, связывающие ,непосредственно с т. Такие таблицы для износоустойчивых диафрагм приведены в РД 50-411-83 и с некоторым сокращением — в данной книге для D = 50, 75, 100, 150 и 200 мм (табл. 3).

Искомый диаметр определяют из выражения , где — поправочный множитель на тепловое расширение сужающего устройства.

Зная значение

---

Смотрите также файлы

• Центрленген оптикалы Жйелерді зерттеу.docx

• Только для основной конфигурации.docx

• Инструкция по выполнению задание выполняется, опираясь на лекции по Разделу ii (темы 913), материалам основной и дополнительной литературы..docx

• История психологии.docx

• воронежский государственный университет инженерных технологий к афедра управления, организациипроизводства и отраслевой экономики.doc