Розрахунок звужуючого пристрою системи автоматичного вимірювання витрати води, що коагулюється

1 2 3 4 5 6 7

Максимальна витрата води, що поступає у змішувач Q_max = 15м³/год.,

Мінімальна витрата води, що поступає у змішувач Q_min = 12м³/год.;

Діаметр трубопроводу D_тр = 10 см;

Тиск води р_в = 6 кГ/см²;

Температура води t_в = 20°С;

Допустима втрата тиску на діафрагмі р_вт = 0,5 кГ/см²;

Матеріал трубопроводу сталь 12Х17.

Вимірюване середовище – вода.

Барометричний тиск P_б = 736 мм.рт.ст.

Внутрішній діаметр трубопроводу при температурі t=20°C D₂₀ = 100 мм.

Матеріал трубопроводу – сталь ОХ13.

Абсолютна шорсткість трубопроводу k= 0,04мм.

Визначення даних, яких не вистачає для розрахунку

1.1. Барометричний тиск р_б = 736·13,595·10^-4= 1 кГ/см².

1.2. Абсолютний тиск води перед звужувальним пристроєм P = 6+1=7 кГ/см².

1.3. При температурі 20°C правковий множник k_t′ = 1.

1.4. D = D₂₀ k_t′ = 100∙1 =100 мм.

1.5. Знаходимо густину води:

при t=20°C і р = 1 кГ/см² = 988,0 кг/м³;

при t=20°C і р = 6 кГ/см² = 988,9 кг/м³; тоді шляхом інтерполяції знайдемо густину при t=20°C і р = 7 кГ/см²

= 988+ ·(7 – 1) = 988,28 кг/м³.

1.6. Знаходимо динамічну в’язкість води в робочих умовах: µ=55·10^-6 кГ∙с/см².

3. Вибір звужувального пристрою та дифманометру

3.1. Вибираємо сопло Вентурі.

3.2. Матеріал звужувального пристрою – сталь 12Х17.

3.3. Тип дифманометра – сильфонний типу ДМПК без розділювальних посудин.

3.4. Верхня межа вимірювання дифманометра-витратоміра: Q_овм = 15 м³/год.

4.Визначення номінального перепаду тиску дифманометра та приблизного значення відносної площі звужувального пристрою

4.1. За формулою визначаємо допоміжну величину

С = = =3,765.

4.2. За номограмою для С = 3,765 і m =0,2знаходимо граничний номінальний перепад тиску: р_н=400 кГ/см², приймаємо приблизне значення модуля m₁ = 0,2.

5. Визначення мінімального числа Re

5.1. За формулою (2.56) визначаємо Re для мінімальної витрати:

Re = 0,0361 =0,0361 = 77840,5.

5.2. Мінімальне допустиме число Рейнольдса для сопел Вентурі при m=0,2 Re_min = 70000.

5.3. Оскільки Re > Re_min, то вимірювання при прийнятих вихідних даних можливе, а тому розрахунок продовжуємо.

6. Визначення параметрів звужувального пристрою

6.1. р = р_н = 400 кГ/см².

6.2. Re_ВМ = 0,0361 =0,0361 = 97300,66.

6.3. Допоміжна величина

= = 0,1883.

6.4. Відносна шорсткість внутрішньої поверхні трубопроводу

10⁴ = 10⁴= 4.

6.5. Верхня межа відносної шорсткості для m > 0.13

3,9+10³exp(-14,2 )= 3,9+10³exp(-14,2 )= 5,65.

Оскільки 10⁴< 5,65, поправку на шорсткість не вводять і k_ш=1.

6.6. Коефіцієнт витрати φ₁ визначаємо за формулою

φ₁= [0,99-0,2262m₁^2,05+(0,000215-0,001125m₁^0,5+ 0,00249m₁^2,35)()^1,15]= [0,99-0,22620,2^2,05+(0,000215-0,0011250,2^0,5+ 0,002490,2^2,35)()^1,15] = 0,998.

6.7. Коефіцієнт розширення =1.

6.8. Допоміжна величина – за формулою:

F₁= m₁φ₁= 0,20,998= 0,1996.

6.9. Відносне відхилення

= (- 1)100% = (- 1)100% = 6,0 %.

Оскільки >0,2, процес пошуку значення m продовжуємо.

Оскільки F₁> , то m₂= m₁, φ₁ =(0,90…0,98)= 0,998

6.10. Коефіцієнт витрати

φ₂= [0,99-0,2262m^2,05+(0,000215-0,001125m^0,5+ +0,00249m^2,35)()^1,15]= [0,99-0,22620,19^2,05+(0,000215–0,0011250,19^0,5+0,002490,19^2,35)()^1,15] = 0,992.

6.11. Допоміжна величина

F₂= 0,992∙0,19= 0,1885.

6.12. Відносне відхилення

=( -1)100%= 0,11 %.

Оскільки | |< 0,2, остаточно приймаємо: m = 0,19; φ₂=0,992.

7.Перевірка обмежень на число Re

Число Рейнольдса для мінімальної витрати, визначене в розрахунку, дорівнює Re = 77840. Мінімальне допустиме число Рейнольдса при кінцевому значенні m= 0,19 Re_min= 20000.

Умова Re > Re_min виконується, тому розрахунок продовжуємо.

8. Визначення діаметру отвору звужувального пристрою

8.1. Визначаємо поправочний множник на теплове розширення

k_t²=1,0006.

8.2. k_t= =1,0002, k_t≈1.