Разработка системы автоматического контроля и регулирования расхода вентиляционного воздуха (стр. 2 из 4)
(1.2.2) 
.1.3 Алгоритм расчета сужающего устройства
Расчет стандартного сужающего устройства заключается в нахождении диаметра отверстия его диафрагмы d20. Остальные размеры сужающего устройства связаны с D20 и d20 известными соотношениями.
1. Подсчитывается дополнительная величина Z по формуле:
(1.3.1)2. Подсчитывается дополнительная величина С по формуле:
(1.3.2)3. Выбирается начальное значение модуля сужающего устройства m=0,2.
4. Из таблицы 1.3.1 выбирают граничное число Рейнольдса:
Таблица 1.3.1 – Зависимость граничного числа Рейнольдса от модуля сужающего устройства
| m |  |
 | 5000 |
 | 10000 |
 | 20000 |
5. По формуле (1.2.1) подсчитывается Reср и проверяется условие:
(1.3.4)Если (3.4) не выполняется, то задаются значением m<0,2. Если (1.3.4) выполняется, то выбирают начальный перепад давления по условиям:
(1.3.5) 
(1.3.6)6. Определяется поправочный множитель на расширение измеряемой среды:
(1.3.7)7. Вычисляют вспомогательную величину (ma)1:
(1.3.8)8. Вычисляют коэффициент расхода:
(1.3.9)где Remax – число Рейнольдса для максимального расхода
9. Уточняют значение модуля сужающего устройства:
(1.3.10)10. Подсчитывают потери давления на сужающем устройстве:
(1.3.11)и сравнивают их с максимально допустимыми потерями давления
(1.3.12)Если условие (1.3.12) не выполняется, то задаются меньшим значение перепада DР.
11. По формуле (1.3.7) определяют значение e2, соответствующее модулю m1 и проверяют условие:
(1.3.13)Подсчеты по пунктам 6–11 выполняют до тех пор, пока не выполнится условие (1.3.13)
12. По окончательному значению m определяют диаметр сужающего устройства:
(1.3.14)13. Вычисляют расход измеряемой среды:
(1.3.15)14. Находят погрешность расчета:
(1.3.16)15. Результаты расчета считают окончательными, если выполняется условие:
(1.3.17)16. Если условие (1.3.17) не выполняется, то изменяют исходные данные, включая диаметр трубы.
По алгоритму, описанному выше, был произведен расчет сужающего устройства на ЭВМ. Результаты расчета приведены в таблице 1.3.2
Таблица 1.3.2 – Результаты расчета сужающего устройства
| DP, Па | 630 | 1000 | 1600 |
| Pп, Па | 435,5301 | 19149,5224 | 32539,69688 |
| Remin | 74158,3114 | 74158,3114 | 74158,3114 |
| a | 0,6044 | 0,6044 | 0,6044 |
| m | 0,2982 | 0,2370 | 0,1877 |
| d, мм | 436,8937 | 389,4419 | 346,5685 |
| Qном, м3/час | 9999,2660 | 9999,6150 | 10000,1825 |
| d, % | 0,0073 | 0,0038 | 0,0018 |
Из ряда полученных перепадов выбираем тот, которому соответствует значение модуля сужающего устройства m наиболее близкое к 0,2. Это связано с тем, что при m=0,2 обеспечивается минимальная длина прямых участков трубопровода до и после сужающего устройства. Описанным выше требованиям соответствует перепад
.По формуле 1.3.15 строится градуировочная характеристика дифманометра (рисунок 1.3.1).
Таблица 1.3.3 – Результаты расчета градуировочной характеристики дифманометра
| DP, Па | Qном, м3/час |
| 0 | 0 |
| 100 | 2585,6446 |
| 200 | 3656,6537 |
| 300 | 4478,4679 |
| 400 | 5171,2893 |
| 500 | 5781,6772 |
| 600 | 6333,5100 |
| 700 | 6840,9727 |
| 800 | 7313,3074 |
| 900 | 7656,9339 |
| 1000 | 8176,5263 |
| 1100 | 8575,6131 |
| 1200 | 8956,9358 |
| 1300 | 9322,6743 |
| 1400 | 9674,5964 |
| 1500 | 10014,1586 |
| 1600 | 10342,5786 |
Рисунок 1.3.1 – Градуировочная характеристика дифманометра
1.4 Конструкция сужающего устройства
Исходя из условного давления Ру = 3900 Па и условного прохода трубопровода Dу = 800 мм, выбираем бескамерную диафрагму ДБС 0,6–800.
ДБС – диафрагма бескамерная сужающая представляет собой, собственно, диафрагму (сужающее устройство), устанавливаемую непосредственно во фланцах, выполняющих роль камеры. Соответственно отбор давления предусматривается из фланцев и обуславливает, таким образом, конструкцию последних. Применение ДБС, изготовленной согласно ГОСТ 8.586–2005, возможно при Ду не менее 300 мм. Избыточное давление в этом случае не должно превышать 4Мпа. Герметичность соединений обеспечивается прокладками, изготовленными из паронита.
Рисунок 1.4.1 – Бескамерная диафрагма ДБС 0,6–800
Камерная диафрагма (рисунок 1.4.1) состоит из диафрагмы 1, ушка 2, и пластины 3. Собранный узел вставляется между фланцами 4 трубопровода 3 на прокладках и стягивается болтами. Фигурный профиль колец образует в собранном узле два кольцевых канала (камеры), сообщающиеся с внутренней полостью трубопровода кольцевой щелью шириной c. Камеры снабжены отверстиями для присоединения импульсных трубок, идущих к дифманометру.
1.5 Требования к установке сужающего устройства
Для обеспечения точности измерений с помощью стандартных сужающих устройств (СУ) нужно выдерживать ряд требований по их изготовлению и установке. Полный перечень этих требований приведен в правилах РД-50–213–80. Ниже приведены основные требования к установке стандартных сужающих устройств.
1. Конструкция и способ монтажа СУ должны обеспечивать возможность его периодического осмотра.
2. СУ должно располагаться строго перпендикулярно оси трубопровода.
3. СУ устанавливается на прямом участке трубопровода постоянного сечения и необходимой длины. На этих участках нельзя монтировать устройства, искажающие гидродинамику потока (запорная арматура, регулирующие органы, повороты и т.п.).
4. СУ должно быть изготовлено из материала, стойкого к воздействию измеряемой среды.
5. Точность измерения расхода с помощью диафрагм существенно зависит от остроты входной кромки, так как самое незначительное закругление ее уменьшает сужение струи, а следовательно, увеличивает коэффициент расхода a.
6. Не допускается наличие заусенцев и других неровностей в трубопроводе, выступов прокладок внутрь трубы.
7. Не допускается наличие выступающей части сварного шва на длине 2 D20 от места отбора давления на внутренней поверхности трубопровода.
2. Описание работы расходомерного комплекта
2.1 Установка дифманометра
Для правильной работы расходомерного комплекта необходима правильная установка его компонентов. Схема установки дифманометра относительно СУ приведена на рисунке 2.1.1. В нашем случае при измерении расхода воздуха, в соответствии с заданием на курсовую работу, следует установить дифманометр 1 выше сужающего устройства 2. Для передачи давления от сужающего устройства к дифманометру используется система соединительных линий 3. Внутренний диаметр соединительных трубок рекомендуется принимать 8 – 12 мм. Длина импульсных линий не должна превышать 50 м. Увеличение диаметра и длины трубок приводит к росту запаздывания в системе, перерасходу материала; уменьшение диаметра – к возможному засорению трубок.
Необходимо выполнить уклон 1:10 на всем продолжении горизонтальных участков импульсной линии 3 в сторону отборного устройства. Это предотвращает попадание конденсата в манометр, если газ влажный, т. к. он имеет возможность стекать в объект.
Для продувки системы на импульсных линиях устанавливаются продувочные вентили 5. Конденсат из трубопровода удаляется в дренаж через запорные вентили 4.
