СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………...3
Исходные данные…………………………………………………………………7
Расчет сужающего устройства……………………………………………...……8
1. Определение недостающих для расчета данных………………………...8
2. Выбор сужающего устройства и дифманометра…………………………8
3. Определение номинального перепада давления дифманометра………..8
4. Определение числа Рейнольдса…………………………………………...8
5. Проверка длины прямых участков трубопровода………………………9
6. Определение параметров сужающего устройства……………………...9
7. Проверка расчета………………………………………………………….11
Список литературы…………….………………………………………………...12
ВВЕДЕНИЕ
Сужающие устройства
В зависимости от параметров и свойств измеряемой среды, а также от диаметров трубопроводов применяются различные сужающие устройства. Можно назвать две основные разновидности сужающих устройств, выпускаемых промышленностью: диафрагмы и сопла.
Дисковая диафрагма бескамерная представляет собой диск толщиной 4-8 мм, проходное отверстие которого рассчитано на создание местного сопротивления, обусловливающего измеряемый перепад давления. Дисковая бескамерная диафрагма не в состоянии обеспечить высокой точности измерений. Дело в том, что у дисковых диафрагм отборы давления и введены непосредственно в трубопровод. Но поскольку скорости в потоке среды распределяются по сечению трубопровода неравномерно, отборы давления у дисковых диафрагм регистрируют какую-то скорость, характерную для данного места отбора. Это и обуславливает недостаточную точность измерений. Поэтому наряду с дисковыми выпускаются камерные диафрагмы, способные по своей конструкции обеспечить более высокую точность измерения.
Камерная диафрагма обеспечивает усреднение давления по окружности трубопровода кольцевыми камерами, из которых и производятся отборы давления.
Сопло. Любая диафрагма создает в трубопроводе ощутимую безвозвратную потерю давления среды. Это ограничивает область применения диафрагм в тех случаях, где технологические условия не допускают наличия таких потерь. Например, при низких давлениях газообразных сред и высоких давлениях парообразных применяют другой вид сужающего устройства — сопла, которые за счет более плавных конструктивных форм активной части создают более низкие безвозвратные потери давления измеряемой среды. Так же как диафрагмы, сопла бывают камерные и бескамерные.
Дифманометры
Дифманометры, измеряющие перепад давления, бывают жидкостные и пружинные. К жидкостным приборам относятся: U-образные, колокольные, поплавковые; к пружинным — мембранные и сильфонные. Основным органом, определяющим принцип работы прибора, являются его чувствительный элемент.
Чувствительным элементом U-образного дифманометра является жидкость, заключенная в U-образную трубку. Разность давлений, подводимая к двум концам трубки, уравновешивается столбом жидкости, высота которого показывает перепад давления. В зависимости от требуемых пределов измерения U-образные трубки заполняют жидкостями с соответствующими плотностями, например водой, ртутью и т. п. Измеренный по шкале перепад давлений по таблицам переводят в значение расхода. U-образные дифманометры иногда называют приборами с видимым перепадом давлений в отличие от остальных, где чувствительный элемент скрыт в корпусе прибора.
У колокольного дифманометра чувствительным элементом является колокол, погруженный в жидкость — трансформаторное масло. Положение колокола уравновешено пружиной. К камере прибора, в которой размещен колокол, по трубкам подводится среда, расход которой измеряется. Большее давление подводится в пространство над колоколом, меньшее — под колокол. Под действие перепада давлений равновесие колокола нарушается, причем рост перепада вызывает погружение колокола, а уменьшение перепада — всплытие. Изменение положения колокола обусловливает работу измерительной системы прибора. Перемещение сердечника изменяет э. д. с. в катушке.
Принцип действия чувствительного элемента поплавкового дифманометра аналогичен U-образному и является его логическим продолжением. Измеряемые давления подводятся к U-образной трубке, прямые части которой развиты в широкий и узкий сосуды. В широком сосуде на поверхности заполняющей его жидкости находится поплавок — чувствительный элемент прибора. Изменение перепада давлений вызывает изменение высоты столба жидкости, а, следовательно, перемещение поплавка и связанной с ним стрелки прибора.
У мембранного дифманометра чувствительным элементом является мембрана, представляющая собой гибкий эластичный диск, установленный в камере. Разность давлений, подводимых в полости камеры под мембраной и над ней соответственно, определяет изменение положения мембраны. Ее выгибание воспринимается измерительным устройством прибора, фиксирующего значение расхода.
Чувствительный элемент сильфонных дифманометров аналогичен мембранному и представляет собой блок из двух гармониковых сильфонов, работающих аналогично мембране, но занимающих значительно меньше места. Среда, расход которой измеряется, подводится по трубкам.
Основные характеристики дифманометров. К основным характеристикам всех дифманометров, независимо от конструктивного устройства, включая тип чувствительного элемента, относятся: верхние пределы измерений, классы точности, значения измеряемых перепадов.
Основные конструктивные особенности дифманометров зависят от вида чувствительного элемента и разновидностей выходных устройств приборов.
У всех дифманометров имеются: металлический корпус, в котором размещены основные узлы прибора; вентильный блок для подключения к прибору соединительных линий от сужающего устройства, а также для отключения прибора и проверки нуля; устройство для установки прибора на поддерживающей конструкции на групповых и одиночных подставках — на щитах дифманометры устанавливать не рекомендуется. Однако конструкции корпусов и устройства для установки у различных типов приборов отличаются конфигурацией и габаритами. У всех приборов, кроме поплавковых, измеряемый перепад давления практически не влияет на габариты прибора.
Механические дифманометры-расходомеры
Выпускаются сильфонные механические дифманометры—расходомеры - показывающие типа ДСП и самопишущие типа ДСС. Эти приборы заменяют широко применявшиеся ранее поплавковые механические дифманометры с ртутным заполнением. Шкала показывающих приборов - круговая, а диаграмма самопишущих - дисковая, диаметром 250 мм, приводимая в движение синхронным микродвигателем или часовым механизмом. Время полного оборота диаграммного диска 12 или 24 ч.
Манометры дифференциальные сильфонные показывающие типа ДСП-160 нашли широкое применение. Принцип их действия основан на деформации двух автономных сильфонных блоков, находящихся под воздействием «плюсового» и «минусового» давления. Эти деформации преобразовываются в перемещение указательной стрелки прибора. Перемещение стрелки осуществляется до установления равновесия между «плюсовым» сильфоном, с одной стороны, и «минусовым» и цилиндрической пружиной - с другой.
Рис. 1. Дифференциальный сильфонный мамометр:
а – схема привода стрелки; б – блок первичного преобразования
«Плюсовый» 1 и «минусовый» 2 сильфоны (рис. Рис. 1, б) соединены между собой штоком 3, функционально связанным с рычагом 4, который, в свою очередь, неподвижно закреплен на оси торсионного вывода 5. К концу штока на выходе «минусового» сильфона присоединена цилиндрическая пружина 6, закрепленная нижним основанием на компенсаторе 7 и работающая на растяжение. Каждому номинальному перепаду давления соответствует определенная пружина.
«Плюсовый» сильфон состоит из двух частей. Его первая часть (компенсатор 7, состоящий из трех дополнительных гофр и плоскостных клапанов 8) предназначена для уменьшения температурной погрешности прибора из-за изменения объема жидкости-наполнителя, обусловленного варьированием температуры окружающего воздуха. При изменении температуры окружающей среды и соответственно рабочей жидкости ее увеличивающийся объем перетекает через плоскостный клапан во внутреннюю полость сильфонов. Вторая часть «плюсового» сильфона рабочая и идентична по конструкции «минусовому» сильфону.
«Плюсовый» и «минусовый» сильфоны присоединены к основанию 9, на котором установлены крышки 10 и 11, образующие вместе с сильфонами «плюсовую» и «минусовую» камеры с соответствующими подводящими штуцерами 12 давления р + и р.
Внутренние объемы сильфонов, так же как и внутренняя полость основания 9, заполняются: жидкостью ПМС-5 для обычного и коррозионно-стойкого исполнений; составом ПЭФ-703110 – в кислородном варианте; дистиллированной водой – в варианте для пищевой промышленности и жидкостью ПМС-20 – для газового исполнения.
В конструкциях дифманометров, предназначенных для измерения давления газа, на шток одета манжета 13, движение среды организовано через дросселирующий канал 14. Регулированием размера проходного канала с помощью клапана 15 обеспечивается степень демпфирования измеряемого параметра.
Дифманометр работает следующим образом. Среды «плюсового» и «минусового» давления поступают через подводящие штуцеры в «плюсовую» и «минусовую» камеры соответственно. «Плюсовое»давление в большей степени воздействует на сильфон 1, сжимая его. Это приводит к перетоку находящейся внутри жидкости в «минусовый» сильфон, который растягивается и разжимает цилиндрическую пружину. Такая динамика происходит до уравновешивания сил взаимодействия между «плюсовым» сильфоном и парой – «минусовый» сильфон – цилиндрическая пружина. Мерой деформации сильфонов и их упругого взаимодействия служит перемещение штока, которое передается на рычаг и соответственно на ось торсионного вывода. На этой оси (рис. 1,а) закреплена рычажная система 16, обеспечивающая передачу вращения оси торсионного вывода к трибко-секторному механизму 17 и стрелке 18. Таким образом, воздействие на один из сильфонов приводит к угловому перемещению оси торсионного вывода и затем к повороту указательной стрелки прибора. Регулировочным винтом 19 с помощью натяжной пружины 20 производится корректировка нулевой точки прибора.
Пробки 21 предназначены для продувки импульсных линий, промывки измерительных полостей сильфонного блока, слива рабочей среды, заполнения измерительных полостей разделительной жидкостью при вводе прибора в работу.
При односторонней перегрузке одной из камер происходит сжатие сильфона и перемещение штока. Клапан в виде уплотнительного резинового кольца 22 садится в гнездо основания, перекрывает переток жидкости из внутренней полости сильфона, и таким образом предотвращается его необратимая деформация. При непродолжительных перегрузках разность «плюсового» и «минусового» давления на сильфонный блок может достигать 25 МПа, а в отдельных типах приборов не превышать 32 МПа.
Прибор может выпускаться как в общетехническом, так и в аммиачном (А), кислородном (К), коррозионно-стойком пищевом (Пп) исполнениях.