Вход

Разработка расходомера переменного перепада давления с диафрагмой

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 87256
Дата создания 2015
Страниц 40
Источников 7
Мы сможем обработать ваш заказ 20 января в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
2 170руб.
КУПИТЬ

Содержание

Содержание
Обозначения и сокращения 3
Определения 4
Введение 7
1 Описание расходомеров. 11
1.1 Турбосиловые расходомеры. 11
1.2 Область применения и метрологические характеристики. 14
1.3 Задачи, решаемые с помощью стандартизации и сертификации 14
1.4 Структурная схема расходомера с диафрагмой 16
1.5 Измерение расхода по переменному перепаду давления 18
2 Расчёт теплофизических характеристик водяного пара 20
3 Расчёт размеров сужающего устройства в виде диафрагмы 25
3.1 Нахождение номинальной функции преобразования РППД 25
3.2 Выбор марки стали для диафрагмы 29
4 Метрологические характеристики проектируемого РППД 31
4.1 Номинальная функция преобразования 31
4.2 Расчёт шкалы расходомера 31
Заключение 33
Список использованных источников 34
Приложения 35

Фрагмент работы для ознакомления

,
где р – абсолютное давление водяного пара, МПа. р=1,6 МПа.
Рассчитываются значения t и p:
;
.
Коэффициент динамической вязкости перегретого водяного пара вычисляется по формуле:
Определяем показатель адиабаты среды (перегретого водяного пара) k по формуле:
Для нахождения плотности перегретого водяного пара, нужно найти Z – коэффициент сжимаемости, [1]:
Вычисляем плотность пара, [1]:
;
кг/м3.
Параметры η, κ, ρ, Z находится при помощи программы MATHCAD.
Число Рейнольдса определяется по формуле 3.2 [10]:
;
где – массовый расход водяного пара,
– число Пи;
– динамическая вязкость водяного пара,
– диаметр условного прохода трубопровода,
Отсюда массовый расход определяется выражением:
Значение выбирается из стандартного ряда чисел qm =0,0075 кг/с.
Составим таблицу рассчитанных теплофизических характеристик измеряемой среды (водяного пара):
Таблица 2 - Результаты расчетов 2-ой главы
Обозна-чение Наименование Получен-ные данные Единица измерения T Температура водяного пара 523,15 К p Абсолютное давление 1,5 МПа tпр Приведенная температура перегретого водяного пара 0,809 1 рпр Приведенное давление перегретого водяного пар 0,068 1 Плотность водяного пара 6,564 кг/м3 Коэффициент динамической вязкости 1,82·10-5 Па·с k Показатель адиабаты 8,758 1 Z Фактор сжимаемости 0,946 1

3 Расчёт размеров сужающего устройства в виде диафрагмы
3.1 Нахождение номинальной функции преобразования РППД
В соответствии с ГОСТ 8.586.2 – 2005 (формула 4.1) зависимость массового расхода от номинального перепада давления ∆p имеет вид:
Номинальный перепад давления на сужающемся устройстве ∆pn имеет следующий диапазон измерений в МПа:
∆pn = 0.0063;
∆pn = 0.01;
∆pn = 0.016;
∆pn = 0.025;
∆pn = 0.04;
∆pn = 0.063;
∆pn = 0.1;
∆pn = 0.16;
∆pn = 0.25.
Кш – коэффициент шероховатости, Кп – коэффициент притупления и коэффициент скорости входа Е равны:
Кш = 1 так как труба новая и гладкая, поэтому шероховатости нет;
Кп = 1 так как кромка в ходе работы ещё не притупилась;
Е = 1 так как градиент скоростей по сечению трубопровода равномерный.
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 = 0
Отсюда 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:
Отсюда
Верхние 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…
=0,714 приводим к ближайшему из ряда для верхних пределов и получаем, что =0,8 отсюда следует, что:
.
Получаем уравнение для массового расхода с двумя неизвестными:
Решим это уравнение в программе MathCad (Приложения А-В)
По результатам решения этого уравнения получаем:
∆pn = 0,0063 Мпа; β = 0,1747;
∆pn = 0,01 Мпа; β = 0,1577;
∆pn = 0,016 Мпа; β = 0,1385;
∆pn = 0,025 Мпа; β = 0,126;
∆pn = 0,04 Мпа. β = 0,1028.
Так как наименьшая потеря давления будет при β = 0,1747, 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 что
Для 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 диафрагмы
В связи с тем, что задана среда водяного пара и нормальная температура смеси 523,15 К, необходимо подобрать сталь, которая используется для сосудов с перегретым паром. Выбираем низколегированную сталь 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) рассчитаем 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:
м
Необходимо 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.
Трёхрадиусный способ отбора проиллюстрирован на рисунке 3.
Рисунок 3 – Трёхрадиусный способ отбора давлений.

4 Метрологические характеристики проектируемого РППД
4.1 Номинальная функция преобразования
Номинальная функция преобразования для спроектированного РППД выражается через уравнение расхода:
4.1.1 Граничные функции преобразования и класс точности расходомера
В соответствии с классом точности расходомера равным 1,0 границы номинальной функции преобразования будут отклоняться на ±1,0%.
4.1.2 Потеря давления
Потеря 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 расходомера
Шкала расходомера строится по уравнению номинальной функции преобразования:
В программе Mathcad построим 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 4.4
Оцифрованные отметки шкалы, , α,̊ 0 0 0 не оцифрованы 990 1470 2250 2620 0,32 3060 42,4 0,40 3520 96,4 0,48 4005 131,1 0,56 4520 150,8 0,64 5070 193,7 0,72 5660 242,5 0,8 6300 270 На основании данных таблицы 4.4 строится чертеж шкалы расходомера (Приложение В Чертеж шкалы расходомера).
Заключение
В настоящее время измерение расхода методом переменного перепада давления является популярной и широко применяемой технологией. Самым распространенным первичным преобразователем расхода является стандартное сужающее устройство _ диафрагма. Принцип действия расходомеров РППД основан на измерении расхода среды (жидкости, газа, пара) методом переменного перепада давления.
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 источников
Зубарев 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 ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ 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.html
Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 391 с

Приложения
Приложение А
β:=0,1747
∆p:=6300

Приложение Б
Номинальная функция преобразования, выполненная в MathCad.

Приложение В

Приложение D
Эскиз шкалы
4

Список литературы [ всего 7]

1. Зубарев 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.
2. 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.
3. Кремлёвский П.П. Расходомеры и счётчики количества: Справочник. Л.:Машиностроение. 1989 г.
4. ГОСТ 8.586.1 – 2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств.
5. ГОСТ 8.586.2 – 2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью сужающих устройств. Диафрагмы. Технические требования.
6. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ 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.html
7. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 391 с
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2022