Разработка расходомера переменного перепада давления (РППД) с диафрагмой

Согласно ГОСТ 8.586.2 – 2005(п.п. 5.3.2) коэффициент истечения С и коэффициент расширения ε равны:При D ≥ 0.07112 м M2 = 0Отсюда получаем формулу для коэффициента истечения:Согласно ГОСТ 8.586.1 – 2005(формула 3.1)число Рейнольдса согласно ГОСТ 8.586.1 – 2005(формула 3.2) равно:ОтсюдаВерхние пределы для расходомеров выбираются из следующего ряда чисел: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8.Полученное значение приводим к формуле: (3.1)Где n – целое число из ряда: 0; ±1; ±2; ±3…=2,31 приводим к ближайшему из ряда для верхних пределов и получаем, что =2,5 отсюда следует, что:.Получаем уравнение для массового расхода с двумя неизвестными:Решим это уравнение в программе MathCad (ПриложенияА-В)По результатам решения этого уравнения получаем:∆pn = 0.0063 Мпа; β = 0.17247;∆pn = 0.01 Мпа; β = 0.15377;∆pn = 0.016 Мпа; β = 0.13685;∆pn = 0.025 Мпа; β = 0.1226;∆pn = 0.04 Мпа. β = 0.10928.Так как наименьшая потеря давления будет при β = 0.17247, то ∆pn = 0.0063 Мпа.Из формулы согласно ГОСТ 8.586.1 – 2005(формула 3.1) получим формулу для расчёта диаметра сужающего устройства при рабочих условиях:После подстановки данных получаем чтоДля расчёта диаметра сужающего устройства при нормальных условиях необходимо определиться с выбором марки стали для диафрагмы с учётом заданной среды.3.2 Выбор марки стали для диафрагмыВ связи с тем, что задана среда природного газа и нормальная температура смеси 293,15 К, необходимо подобрать сталь, которая используется для сосудов со сжиженным природным газом. Выбираемнизколегированнуюсталь повышенной прочности марки 18Г2А ГОСТ19281. Применяется при температурах от -60 до +600 С̊ .Для данной стали по ГОСТ 8.586.1 – 2005 (Приложение Г, формула Г.1) считают значение температурного коэффициента линейного расширения материала сужающего устройства:Где – постоянные коэффициенты, которые определяются, в соответствии с маркой стали по ГОСТ 8.586.1 – 2005 (таблица Г.1)Для марки стали 18Г2А:После подстановки данных получаем что:По формуле 5.6 из ГОСТ 8.586.1 – 2005:Согласно формуле В.20 из ГОСТ 8.586.1 – 2005 (Приложение В):После подстановки данных получаем:мНеобходимо проверить входит ли данное значение в диапазон согласно ГОСТ 8.586.2(п.5.3.1):Данное условие выполняется, поэтому диаметр сужающего устройства можно считать найденным.Чертёж диафрагмы приведён в приложении С.4 Метрологические характеристики проектируемого РППД4.1 Номинальная функция преобразованияНоминальная функция преобразования для спроектированного РППД выражаетсячерез уравнение расхода:4.1.1Граничные функции преобразования и класс точности расходомераВ соответствии с классом точности расходомера равным 1.0 границы номинальной функции преобразования будут отклоняться на ±1.0%.Для данного расходомера класс точности должен быть не хуже 1.0, поэтому возьмём 1.0.4.1.2 Потеря давленияПотеря давления вычисляется по формуле 8.12 ГОСТ 8.586.2 – 2005:Так как β = 0,17247, ∆р = 0,0063 МПа получаем, что потеря давления равна:4.2 Расчёт шкалы расходомераШкала расходомера строится по уравнению номинальной функции преобразования:В программе Mathcadпостроим график зависимости массового расхода от номинального перепада давления (Приложение Б) и определим соответствующие значения массового расхода и номинального перепада давления.Предельное значение шкалы расходомера, согласно формуле 3.1 равно 2,5 кг/с.Угол поворота стрелки задаётся по часовой стрелке. Максимальный угол поворота равен 270̊.Шкала расходомера неравномерная с гарантированной точностью в пределах от 30 до 100% от , первая треть шкалы не оцифровывается.Угол поворота стрелки равен:В таблице 4.4 показана зависимость угла поворота стрелки от величины массового расхода.Таблица 4.4Оцифрованные отметки шкалы, , α,̊0001,099042.41,251470631,5225096.41,6252620112.31,753060131.11,8753520150.82,04005171.642,1254520193.72,255070217.32,3755660242.52,56300270На основании данных таблицы 4.4строится чертеж шкалы расходомера (Приложение В Чертеж шкалы расходомера).ЗаключениеОдной из важнейших задач в газовой промышленности является измерениерасхода газа. Система учета количества веществ невозможна без средств измерения расхода, которые основаны на различных методах измерения расхода.В настоящее время техника измерения расхода газа неплохо развита, тем не менее применяемые методы не без недостатков, а к предлагаемым альтернативным методам специалисты на производстве относятся с осторожностью. Поэтому ставится цель сравнить и проанализировать работу приборов, применяемых для задач измерения расхода (количества) газа на производстве.В ходе выполнения курсового проекта был спроектирован расходомер переменного перепада давления с сужающим устройством в виде диафрагмы, с классом точности не хуже заданного и были определены его метрологические характеристики. С учётом рассчитанных теплофизических характеристик и номинальной функции преобразования была построена шкала расходомера на основе графика зависимости массового расхода от перепада давления на сужающем устройстве.Список использованных источниковЗубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. и др. теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник. – М.:Энергоатомиздат, 1989 г.Сабитов А.Ф., Хафизов И.И. Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Расчёты теплофизических характеристик реальных газов и газовых смесей при проектировании и эксплуатации средств измерений. Казань: Издательство Казан.гос.техн.унив-та, 2004 г.Кремлёвский П.П. Расходомеры и счётчики количества: Справочник. Л.:Машиностроение. 1989 г.ГОСТ 8.586.1 – 2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств.ГОСТ 8.586.2 – 2005.Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью сужающих устройств. Диафрагмы. Технические требования.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯИЗМЕРЕНИЙ РАСХОДА И ОБЪЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ В. А. Фафурин, И. А. Яценко, Р. И. Ганиев, Н. А. Николаев. http://www.teplopunkt.ru/articles/0138_fva_rpp.htmlЖуравлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб.и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 391 сПриложенияПриложение А∆p:=6300Приложение БНоминальная функция преобразования, выполненная в MathCad.Приложение ВПриложение DЧертёж шкалы расходомера