Теплотехнические измерения 2 (стр. 4 из 6)
б) определяют точное значение ε по известным значениям m и ΔΡ/P1 по данным таблицы 9 (при приближенной оценке m принимался равным 0,3).
в) определяют массовый или объемный расход по формулам
, кг/сек, 
, м3/сек.Таблица 12
Значения исходного коэффициента расхода αu и предельные значения критериев Рейнольдса (Rепред)
| m | αu | Reпред |
| 0,05 | 0,598 | 23000 |
| 0,10 | 0,602 | 30000 |
| 0,15 | 0,608 | 45000 |
| 0,20 | 0,615 | 57000 |
| 0.25 | 0,624 | 75000 |
| 0,30 | 0,634 | 93000 |
| 0,35 | 0,645 | 110000 |
| 0,40 | 0,660 | 130000 |
| 0,45 | 0,676 | 160000 |
| 0,50 | 0,695 | 185000 |
| 0,55 | 0,716 | 210000 |
| 0,60 | 0,740 | 240000 |
| 0,65 | 0,768 | 270000 |
Таблица 13
Произведение поправочных множителей K2×K3, для нормальных диафрагм
| m | D, мм | |||
| - | 300 | 200 | 100 | 50 |
| 0,05 | 1,005 | 1,010 | 1,019 | 1,025 |
| 0,15 | 1,001 | 1.0065 | 1,015 | 1,023 |
| 0,25 | 1,000 | 1,0045 | 1,014 | 1,024 |
| 0,35 | 1,000 | 1,0045 | 1,014 | 1,025 |
| 0,45 | 1,000 | 1,0045 | 1,015 | 1,026 |
| 0,55 | 1,000 | 1,0055 | 1,0165 | 1,028 |
| 0,65 | 1,000 | 1,0065 | 1,018 | 1,03 |
Если полученное значение расхода отличается от расчетной величины расхода в пределах ±0,5%, то расчет выполнен правильно. Если расхождение не превышает ±2%, допускается уточнить диаметр отверстия диафрагмы по уравнениям
или 
,где G (Q)— расчетный расход; G*(Q*) — расход, полученный при проверке расточки диафрагмы.
При расхождениях больше 2% расчет выполняется вновь.
10. Определяют наименьший расход, при котором не нужно вводить поправочный множитель К1 из выражений
или 
.Предельное значение Re определяется по таблице 12 по подсчитанному значению m.
4.3 Конструкция расходомерных диафрагм
Для измерения расхода среды получили распространение три вида нормализованных сужающих устройств: расходомерная диафрагма, расходомерное сопло и сопло Вентури, имеющие посредине круглое отверстие. Опытным путем для этих сужающих устройств найдены точные значения коэффициента расхода α, что позволяет применять их без предварительной градуировки.
Нормализованные сужающие устройства могут применяться в трубопроводах диаметром не менее 50 мм при значениях m: 0,05—0,64 — для диафрагм, 0,05—0,65 — для сопл и 0,05—0,6 — для сопл Вентури.
По способу отбора давления к дифманометру расходомерные диафрагмы и сопла делятся на камерные и бескамерные (с точечным отбором, рис. 1). Более совершенными из них являются камерные устройства. Внутренний диаметр корпуса диафрагмы равен (с допускаемым отклонением +1%) диаметру трубопровода D20.
 |
| Рис.9. Нормализованные диафрагмы: (верхняя половина — камерная, нижняя — бескамерная). |
В камерной диафрагме давления к дифманометру передаются посредством двух кольцевых уравнительных камер, расположенных в ее корпусе перед и за диском с отверстием, соединенных с полостью трубопровода двумя кольцевыми щелями или группой равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий (не менее четырех с каждой стороны диска). Кольцевая камера перед диском называется плюсовой, а за ним — минусовой. Наличие у диафрагмы кольцевых камер позволяет усреднить давление по окружности трубопровода, что обеспечивает более точное измерение перепада давления. Площадь аb поперечного сечения кольцевой камеры должна составлять не менее половины площади кольцевой щели или группы отверстий, площадь каждого из которых равна 12—16 мм2. Толщина h внутренней стенки кольцевой камеры берется не менее двойной ширины кольцевой щели.
Отбор перепада давления в бескамерной диафрагме производится с помощью двух отдельных отверстий в ее корпусе или во фланцах трубопровода перед и за диском. В этом случае измеряемый перепад давления является менее представительным, чем при кольцевых камерах.
Ширина с кольцевой щели и диаметр отдельного отверстия для отбора давления у камерных и бескамерных диафрагм при m £ 0,45 не превышает 0,03 D20, а при m >0,45 лежит в пределах 0,01—0,02 D20. Одновременно размер с не должен выходить за пределы 1—10 мм.
Толщина Е диска диафрагм не превышает 0,05 D20. Отверстие в нем диаметром d20 является расчетной величиной. Со стороны входа потока оно имеет острую входную кромку под углом 90°, за которой расположена цилиндрическая часть длиной е, составляющей 0,005—0,02 D20. При толщине диска Е > 0,02 D20 цилиндрическая часть отверстия оканчивается на выходе потока коническим расширением под углом φ, равным 30—45°. При m > 0,5 величина е примерно равна 1/3 Е.
Точность измерения расхода при помощи диафрагм зависит от степени остроты входной кромки отверстия, влияющей на значение коэффициента расхода α. Кромка не должна иметь скруглений, заусенцев и зазубрин. При d20 < 125 мм она должна быть настолько острой, чтобы луч света не давал от нее отражения.
Допускаемое смещение оси отверстия сужающих устройств относительно оси трубопровода не должно превышать 0,5—1 мм.
Для изготовления проточной части диафрагм и сопл применяются материалы, устойчивые против коррозии и эрозии, т. е. нержавеющая сталь, а в некоторых случаях — латунь или бронза.
На ободе сужающего устройства или на прикрепленной маркировочной пластинке обычно наносятся: обозначение типа устройства и заводской номер; диаметры d20 и D20; стрелка, указывающая направление потока; марка материала; знаки "+" и "—" соответственно со стороны входа и выхода потока. Кроме того, к сужающему устройству прилагается выпускной аттестат, в котором указываются: наименование и расчетные параметры измеряемой среды; величины, полученные при расчете сужающего устройства (m, α, ε, d20 и др.); формула, по которой проверялась правильность расчета; основные характеристики сужающего устройства и дифманометра.
Изготовляются следующие нормализованные диафрагмы: камерные типа ДК на условное давление до 10 МПа для трубопроводов диаметром 50—500 мм и бескамерные типа ДБ на давление до 32 МПа для диаметров 50—3000 мм.
На рис. 10 показана бескамерная диафрагма типа ДБ, установленная между фланцами трубопровода.
 |
| Рис. 10. Диафрагмы с фланцевым отбором давления: а — во фланцах; 6 — в обойме |
4.4 Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра
Расчет измерительной схемы автоматического потенциометра рекомендуется производить в следующей последовательности. Измерительная схема автоматического потенциометра изображена на рис. 11.
Рис. 11. Измерительная схема автоматического потенциометра
В схеме и расчетных формулах приняты следующие обозначения: R1 -реохорд; R2 - шунт реохорда, служащий для подгонки сопротивления реохорда к стандартному значению RP = 90, 100, 300 Ом; RПР - приведенное сопротивление цепи реохорда; R3 - резистор для установки начального значения шкалы прибора; R5 - резистор для установки диапазона шкалы прибора; R4 и R6 - подгоночные резисторы, R4 = R6= 1Ом; R9- медный резистор, служащий для компенсации изменения температуры свободных концов термопары; R8, R11 - резистор в цепи источника питания; λ - нерабочие участки реохорда, R8 = 790 Ом; t = 20 °С; λ= (0,02. ..0,35); Е(tН, t0 ) - ЭДС термопары при температуре рабочего конца tH (начало шкалы) и расчетной температуре свободных концов t0; Е(tК, t0 ) - ЭДС термопары при температуре рабочего конца tК (конец шкалы) и расчетной температуре свободных концов t0; I1 - номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы, I1 = 3×10-3 А; I2 номинальное значение силы тона в нижней ветви измерительной схемы, I2= 2×10-3 А; R - сопротивление измерительной схемы прибора, Ruc= 1000 Ом.
Расчет измерительной схемы производиться без учета подгоночных резисторов R4 и R6.
Приведенное сопротивление цепи реохорда
. (2)Учитывая, что
, определим значение сопротивления резиотора R5 
. (3)Значение сопротивления резистора R10 необходимо определять из условия, что падение напряжения на реаисторе R10 равно ЭДС нормального элемента: