ТЕХНИКА ЗАЩИТЫОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Лабораторная работа №1–ТЗОС. Определение скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения
Цель работы: Изучение нормативного метода измерения скорости и расхода газопылевых потоков в газоходах и вентиляционных системах.
Задачи:
1. Изучить конструкции и принцип действия оборудования для измерения скорости и расхода газопылевых потоков.
2. Изучить метод определения скорости и расхода газопылевых потоков по ГОСТ 17.2.4.06-90.
3. Измерить динамические и статические давления в измерительном сечении воздуховода с использованием пневмометрической трубки конструкции НИИОГАЗ и диференциального манометра типа ДМЦ-01, рассчитать скорость и расход воздуха в вентиляционной трубе, определить коэффициент поля скоростей.
Введение
Для контроля выбросов загрязняющих веществ из стационарных источников загрязнения, а также оценки эффективности работы пыле-газоулавливающего оборудования необходимо знать скорость и расход газов (газопылевых потоков), выбрасываемых в атмосферный воздух. Измерение скорости и расхода газопылевых потоков осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.2.4.06-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения [1].
1. Подготовка к выполнению измерений:
Измерения проводят при установившемся движении потока газа.
Измерительное сечение следует выбирать на прямом участке газохода на достаточном расстоянии от мест, где изменяется направление потока газа (колена, отводы и т.д.) или площадь поперечного сечения газохода (задвижки, дросселирующие устройства и т.д.).
Отрезок прямого участка газохода до измерительного сечения должен быть длиннее отрезка за измерительным сечением (рис. 1); отношение длин отрезков газохода до измерительного сечения и за ним устанавливается согласно рис. 2.
Рис. 1 – Схема выбора места размещения измерительного сечения на участке газохода:L - длина прямого участка газохода, кратная эквивалентному диаметру (Dе); А-А - измерительное сечение; Lz - длина прямого участка газохода за измерительным сечением, кратная De
Минимальная длина прямого участка газохода (L) должна составлять не менее 4-5 эквивалентных диаметров (De); если условие минимальной длины не может быть обеспечено, то следует увеличить количество точек измерений в два раза.
Эквивалентный диаметр для газоходов круглого сечения равен внутреннему диаметру D, для газоходов прямоугольного сечения вычисляют по формуле:
,
где A и B– внутренние размеры газохода круглого сечения, м
Рис. 2 – Отношение длин участков до измерительного сечения и после него
Собирают измерительную схему (рис. 3), при этом полости полного давления пневометрической трубки присоединяют посредством ПВХ, силиконовых или резиновых трубок к штуцеру дифференциального манометра со знаком «+», а статического давления - к штуцеру со знаком «-».
Рис. 3 – Схема установки приборов в газоходе: 1 – термометр, 2, 4 – контрольная и напорные трубки; 3, 7 – дифференциальные манометры для измерений динамического давления в контрольной и рабочих точках; 5 – линейка; 6 – стальной пруток
Определяют количество точек измерения n.
Количество точек измерения должно соответствовать указанному в табл.1.
Определяют координаты точек в измерительном сечении. Для этого площадь измерительного сечения условно делят на составные равновеликие площадки, в центрах которых находятся точки измерения [1].
Таблица 1 – Количество точек измерения в измерительном сечении [1]
| D или De, мм | L/D или L/De | Количество точек измерения n в сечении | ||||
| круглом | Прямоугольном сечении при соотношении сторон А×В | |||||
| От 1×1 до 1×1,6 | От 1×1,6 до 1×2,5 | Св. 1×2,5 | ||||
| n | nØ | nA×nB=n | ||||
| От 200 до 500 включ. | Св. 5,5 | 1×1=1 | 1×2=2 | 1×3=3 | ||
| От 4 до 5,5 включ. | 2×2=4 | 2×2=4 | 2×3=6 | |||
| От 2,5 до 4 включ. | – | – | 2×4=8 | 2×4=8 | 2×5=10 |
Площадь поперечного сечения газохода круглого сечения условно делят на равновеликие кольца и четыре равновеликих сектора (рис. 4).
Точки измерения находятся на двух взаимно перпендикулярных прямых, пересекающихся в центре измерительного сечения. Расстояние аi от внутренней стенки газохода до точки измерения п в процентах от диаметра вычисляют по формуле:
ai,= ki × D ×10-2, (1)
где i - порядковый номер точки измерения;
ki - коэффициент, определяемый по табл. 2. ГОСТ 17.2.4.06-90 [1]. (В лабораторной работе не используется).
Рис. 4 – Схема определения места расположения точек в круглом измерительном сечении
Площадь поперечного сечения газохода прямоугольного или квадратного сечения условно делят на геометрические подобные равновеликие составные площадки (рис. 5). Точки измерения находятся в центрах тяжести равновеликих площадок, прямоугольные координаты которых по отношению к внутренней стенке газохода вычисляют по формулам:
, (2)
, (3)
где iA, iB – порядковый номер точки измерения на линии измерения;
nA, nB – количество точек измерения на одной линии измерения.
Рис. 5. Схема определения места расположения точек в прямоугольном измерительном сечении:
1 - линии измерения; 2 - точки измерения (для n =12, nA =3, nB =4)
Выполнение измерений скорости и расхода
Скорость v, м/с и расход газов V, м3/с определяют методом измерения динамического давления газа Рд:
Рд=Рп-Рст, (5)
где Рп - полное давление газа, Па;
Рст - статическое давление газа, Па;
и последующего расчета скорости газа по формуле:
(6)
где ρ - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3.
Динамическое давление газа вычисляют по формуле
Рд=р·β·Кт, (7)
где р – отсчет по шкале микроманометра, Па;
β – коэффициент, зависящий от угла наклона измерительной трубки
микроманометра (при использовании электронных дифманометров β=1);
Кт – коэффициент напорной трубки, определяемый при ее метрологической аттестации (в лабораторной работе принять Кт = 0,542 при работе с жидкостным микроманометром; при работе с электронным дифференциальным микроманометром коэффициент Кт вводится в память прибора и учитывается в расчётах автоматически).
Объёмный расход газов (газопылевых потоков) V, м3/с находится как произведение площади сечения S, м2 воздуховода (газохода) или аппарата на среднюю для этого сечения скорость v ср, м/с определяемую экспериментально:
(8)
При выполнении измерений одну напорную трубку (контрольную) устанавливают в контрольной точке на расстоянии 30-100 мм от оси газохода. Рабочую напорную трубку перемещают по линии измерения, последовательно устанавливая в точках измерения с погрешностью, не превышающей ±2 мм, при этом наконечники напорных трубок должны быть направлены навстречу газовому потоку. Измерения давления обеими трубками производят одновременно. В каждой точке необходимо выполнить не менее трех измерений динамического давления; по результатам измерений определяется среднее динамическое давление для данной точки измерения. (Использование двух трубок необходимо для определения коэффициента поля скоростей, посредством которого в ходе периодических измерений возможно определять скорость газа в одной точке, не проводя детальных промеров по всему сечению газохода).
Одновременно измеряют температуру газа и разрежение (давление) в газоходе, а также атмосферное давление воздуха (по барометру-анероиду типа М-67).
Для измерения разрежения (давления) Рст поступают следующим образом. В каждой измерительной точке после считывания динамического давления снимают шланг с трубки полного напора и проводят измерения статического давления, при этом соблюдают следующее правило: если воздуховод находится под давлением то трубку статического напора соединяют со штуцером «+» дифманометра, если воздуховод находится под разрежением, то трубку оставляют подключенной к штуцеру «-». Снимают три показания статического давления (разрежения) Рст в каждой измерительной точке.