Разработка расходомера переменного перепада давления (РППД) с трубой Вентури

Профиль ТВ с литой (без обработки) входной конической частью имеет следующие характеристики:внутренняя поверхность входной конической части имеет шероховатость:Ra=10-4D=0,08мм- минимальная длина входного цилиндрического участка равна:0,25D+250 мм=0,25*800+250=450 мм- внутренняя поверхность входного цилиндра может быть не обработана, если ее качество такое же, как качество поверхности входной конической части ;R1 = 1,375D ± 0,275D = 1,375·800мм ± 0,275·800мм = 1100мм ± 220мм;R2 = 3,625d ± 0,125d = 3,625·596мм ± 0,125·596мм =2160 мм ± 74,5мм;R3 = 10d = 10·596мм = 5960 мм.Сужающаяся коническая часть имеет угол конуса 21° ± 1° (рисунок 3). Эта часть ограничена на входе плоскостью, проходящей через пересечение поверхностей и (или их продолжением), и на выходе - плоскостью пересечения поверхностей и (или их продолжением).Общая длина сужающейся конической части , измеренная параллельно оси ТВ, приблизительно равна:2,7(D-d)=2,7(800-596)=550,8=551 мм.Горловина цилиндрическая. На входе горловина ограничена плоскостью, проходящей через пересечение части с горловиной (или их продолжениями), на выходе - плоскостью пересечения горловины с поверхностью диффузора (или их продолжениями). Длина горловины , т.е. расстояние между указанными плоскостями, равна:(1±0,03)d=(1±0,03)*596=596±18 мм.Значение диаметра горловины рассчитывается по [10] (формула 5.4):рассчитывается по [10] (формула 5.6): где - температурный коэффициент линейного расширения материала СУ; - рабочая температура, Значение температурного коэффициента линейного расширения для стали марки 12Х18Н10Т рассчитывается по формуле Г.1 [10]: где - постоянные коэффициенты, определяемые в соответствии с таблицей Г.1 [10].Для марки стали 12Х18Н10Т значение коэффициентов следующие:Температурный коэффициент линейного расширения материала равен:Коэффициент равен:КСУ=1+1,542·10-5·(150-20)=1,002Тогда значение диаметра СУ при температуре 20ºС равно:d20=596/1,002=595Шероховатость горловины и поверхностей сопряжения равна0,0001d=0,000596мм.Диффузор E имеет угол (рисунок 3).Отбор давленияДля ТВ с литой (без обработки) входной конической частью расстояние между осью отверстия для отбора давления, расположенного до ТВ, и плоскостью пересечения поверхностей и (или их продолжениями) согласно 5.4.7 [4] равно:.Расстояние между плоскостью пересечения поверхностей и горловины (или их продолжениями) и осью отверстий для отбора давления, расположенных в горловине, равно:(0,5±0,02)d=(0,5±0,02)596=298±12 мм.Если d не менее 33,3 мм, то диаметр отверстий для отбора давления должен быть от 4 до 10 мм. При этом диаметр отверстий для отбора давления до трубы Вентури должен быть не более 0,1 D, а в горловине трубы Вентури - не более 0,13 d, как следует из 5.4.2 [4]Диаметр отверстий для отбора давления принимаем равным 8 мм.До трубы Вентури и в ее горловине должно быть не менее чем по четыре отверстия для отбора давления. Оси отверстий должны образовывать равные углы и расположены в плоскости, перпендикулярной к оси трубы Вентури.Площадь свободного сечения кольцевой камеры усреднения или пьезометрического кольца должна быть не менее половины общей площади отверстий отбора.По данным размерам составляется сборочный чертеж СУ (приложение 1).5 Определение метрологических характеристик5.1 Расчет неопределенности результата измеренийНеопределенность расхода при измерении массового расхода водыопределяется по формуле 10.13 [8]:Гдеu′C– неопределенность коэффициента истечения;u′Кш– неопределенность поправочного коэффициента ;u′Кп– неопределенность поправочного коэффициента ;u′D– неопределенность измерения условного диаметра трубопровода;u′d– неопределенность измерения диаметра горловины СУ;u′ε– неопределенность коэффициента расширения;u′∆p– неопределенность результата измерения перепада давления;u′ρ– неопределенность результата измерения плотности водяного пара при рабочих условиях;Неопределенность коэффициента истечения рассчитывается по [8] (пункт 10.3.1): где – методическая составляющая неопределенности измерения коэффициента истечения СУ; – составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков; – составляющая неопределенности коэффициента истечения, которая обусловлена сокращением длины прямолинейных участков между СУ и гильзой термометра; – составляющая неопределенности смещения оси отверстия СУ относительно ИТ; – составляющая неопределенности определения высоты уступа в месте стыка двух секций ИТ;Методическая составляющая неопределенности измерения коэффициента истечения СУ определяется согласно [4] (пункт 5.7.1):Составляющая неопределенности так как местных сопротивлений перед СУ нет;Составляющая неопределенности по пункту 6.3.5 [8];Составляющая неопределенности так как нет смещения оси отверстия СУ относительно ИТ;Составляющая неопределенности так как трубопровод на расстоянии 2D от СУ не является составным.Таким образом, неопределенность коэффициента истечения СУ равна:Неопределенность поправочного коэффициента для ТВ равна 0%.Неопределенность поправочного коэффициента для ТВ равна 0%.Неопределенность размера при контроле условного диаметра трубопровода определяется в соответствии с [8] (пункт 10.3.2):Неопределенность измерения диаметра горловины СУ определяется в соответствии с [8] (пункт 10.3.2):Относительная стандартная неопределенность коэффициента расширения рассчитывается по формуле 10.18 [8]: где –составляющая метода, неопределенность коэффициента расширения СУ; – неопределенность результата измерения – неопределенность результата измерения – неопределенность поправочного коэффициента на притупление входной кромки трубы; рассчитывается по [4] (пункт 5.8):где – перепад давления на СУ, – абсолютное давление воды, Случайной составляющей пренебрегаем;Неопределенность коэффициента расширения равна:%.Неопределенность результата измерения перепада давления находится по классу точности дифманометра:Неопределенность результата определения плотности водыв рабочих условиях определяется по показанию прибора АПК-1:После подстановки данных в уравнение неопределенности расхода:Определение класса точности расходомераПредел допускаемой относительной погрешности средства измерения перепада давленияопределяется по формуле в соответствии с [9]: где – любое целое число; – отвлеченное положительное число, выбираемого из ряда значений :(1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6;)Так как неопределенность расхода водяного пара равна %, предел допускаемой погрешности расходомера равен:Класс точности на приборе обозначается в виде 1.5.2 Расчет шкалы расходомераШкала расходомера строится по уравнению номинальной функции преобразования.Номинальная функция преобразования - зависимость массового расхода среды от перепада давления на СУ.кг/сГде,ε- коэффициент скорости входа; - коэффициент истечения; - коэффициент расширения; - диаметр горловины СУ, - плотность воды, - перепад давления на СУ, Предельное значение шкалы расходомера равно 50 Угол поворота стрелки задается против часовой стрелки. Максимальный угол поворота .Согласно [11] шкала расходомера неравномерна. Точность показаний гарантируется в пределах от 30 до 100% от . Вследствие этого на часть шкалы, в интервале от 0 до 30% от , оцифрованные отметки не наносятся. гдеСледовательно,Зависимость массового расхода среды от перепада давления нелинейная, следовательно, шкала также нелинейная. Исполнение шкалы - круговое (при угле дуги 270º).Определим угол поворота α стрелки на дифманометре.где - номинальный перепад давления, - суммарный угол поворота стрелки, равный .В таблице 5 показана зависимость угла поворота стрелки от величины массового расхода.Таблица 5 - зависимость угла поворота стрелки от величины массового расходаОцифрованные отметки шкалы, , 00052542,7210101211,8815227525,4820403944,2625630769,0230907898,953512354134,334016133175,154520416221,45025203270На основании данных таблицы 5 составляется чертеж шкалы расходомера (приложение 2).ЗаключениеВ процессе курсового проектирования были изучены методы и средства измерения расхода различных сред, в том числе воды, а так же изученыосновы измерения расхода по перепаду давления на сужающих устройствах. Кроме того, были рассчитаны теплофизические характеристикиводяного пара; рассчитаны размеры СУ по ГОСТ 8.586-1.5- 2005. Так же был выбран тип дифференциального манометра для измерения перепада давления на СУ «сопло Вентури», и материалы деталей сопла. Разработан сборочный чертеж трубы Вентури и чертёж шкалы расходомера. Были рассчитаны метрологические характеристики разработанногоприбора:функция преобразования;неопределенность результата измерения;класс точности средства измерения.Результаты курсового проекта могут быть использованы в процессе проектирования расходомера, состоящего из сужающего устройства в виде трубы Вентури и дифференциального манометра, для учета расхода воды на трубах большого диаметра.Список использованных источников1. Сабитов А.Ф., Ахметова А. З. Расчеты теплофизических характеристик газов и газовых: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан.гос. техн. ун-та, 2008.2. В.Н. Зубарев, А.Д. Козлов, В.М. Кузнецов и др. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник – М.: Энергоатомиздат, 1989.3. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. Л.: Машиностроение, 1989.4. ГОСТ 8.586.4-2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Трубы Вентури. Технические требования.5. ГОСТ 8.563.1-97. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия.6. ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Типы. Присоединительные размеры и размеры присоединительных поверхностей.7. ГОСТ 12816-80. Фланцы арматуры, соединительных частей трубопроводов на Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Общие технические требования.8. ГОСТ 8.586.5-2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств.9.Сергеев А.Г.Метрология. Учебное пособие для вузов. – М.:Логос, 2001.10. ГОСТ 8.586.1-2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Методика выполнения измерений.11. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. – Л.: Машиностроение, 1982.12. ГОСТ 5365-83. Приборы электроизмерительные. Циферблаты и шкалы. Общие технические требования.13. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. 14. ГОСТ 16037-80. Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. 15. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.Размещено на Allbest.ru