Курсовая работа: Моделирование и расчет сужающего устройства

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовая работа

Моделирование и расчет сужающего устройства

Альхашими Али Фадхиль Джасим

Ульяновск 2020

Задание на курсовую работу

Целью расчетно-графической работы является изучение стандартных сужающих устройств, а также овладение методикой их расчета.

1. Тип сужающего устройства -сопло.

2. Определить диаметр отверстия нормализованной сопла для измерения массового расхода воды в соответствии с приведенной методикой расчета и индивидуальными исходными данными.

3. Начертить схему заданного для расчета стандартного сужающего устройства.

4. Сделать выводы по результатам расчета (сравнить полученную погрешность с допустимой).

5. Индивидуальные исходные данные приведены в таблице 1.

Аннотация

Курсовая работа: Моделирование и расчет сужающего устройства. Альхашими А.Ф. / Альхашими А. Ф - Ульяновск; УлГТУ, 2020.

В курсовой работе исследованы стандарты сужающих устройств, а также изучены принципы и методики их расчета. Произведен вывод схемы для расчета сужающего устройства.

Ключевые слова: Сужающие устройства, диафрагма, сопло, сопло Вентури, метод переменного перепада давления, расход нефти.

Содержание

Введение

1. Основные сведения об измерении расхода и массы веществ

2. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления

3. Виды и основные характеристики сужающих устройств

3.1 Сужающее устройство -диафрагма

3.2 Сужающее устройство -стандартное сопло

3.3 Сужающее устройство - сопло Вентури

4. Виды расходомеров

4.1 Расходомеры обтекания

4.2 Тахометрические расходомеры

4.3 Электромагнитные расходомеры

4.4 Тепловые расходомеры

4.5 Вихревые расходомеры

4.6 Акустические расходомеры

5 Вязкость нефти и нефтепродуктов: методы и средства определения

6. Методика расчета сужающих устройств

7.Чертеж разрабатываемого устройства

Заключение

Список использованных источников

Введение

Количество жидкости, газа или пара, проходящее через данное сечение трубопровода в единицу времени, называется расходом этого вещества. В зависимости от того, в каких единицах он измеряется, различают объемный и массовый расходы. Измерение и контроль расхода и количества веществ с целью управления ими способствует повышению качества продукции, проведению научных исследований. В промышленности наиболее часто применяют расходомеры переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные и переменного уровня.

Расходомерами переменного перепада давления называются измерительные комплексы, основанные на зависимости перепада давления, создаваемого устройством, установленным в трубопроводе, от расхода жидкости или газа.

Расходомеры переменного перепада давления бывают следующих видов:

-Диафрагмы

-Стандартное сопло

-Стандартное сопло Вентури

Далее по тексту рассмотрены и описаны основные виды расходомеров, а также выполнен и смоделирован расчет сужающего устройства переменного перепада давления.

1. Основные сведения об измерении расхода и массы веществ

Измерение расхода и массы веществ (жидких., газообразных, сыпучих, твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими процессами. В пищевой промышленности [оптимальное управление многими технологическими процессами основывается на смешивании различных компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового продукта.

Расход вещества -- это масса или объем вещества, проходящего через данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3 /с (м3 /ч и т. д.), а массовый -- в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные приборы расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема вещества, проходящего через средство измерения в течение любого, произвольно взятого промежутка времени. В этом случае они называются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора.

Расходомеры, наиболее широко рас- пространенные в пищевой промышленности, по принципу действия разделяются на следующие основные группы: переменного перепада давления; обтекания -- постоянного перепада давления; тахометрические; электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические. Кроме того, известны расходомеры, основанные на других принципах действия: резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.

В пищевой промышленности большое распространение получают также измерительные устройства, предназначенные для счета единиц готовой продукции, выпускаемой в виде отдельных изделий (булок, батонов), упаковок (бутылок, коробок, ящиков) и т. п. Кроме того, очень широко используются различные автоматические весы и весовые дозаторы.

2. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления

Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на измерении зависящего от расхода вертикального перемещения чувствительного элемента, вызывающего изменение сечения выходного отверстия расходомера. Образующийся при этом перепад давления остается практически постоянным и не зависящим от расхода.

К данным типам расходомеров относятся такие приборы, принцип действия которых основан на зависимости вертикального перемещения поплавка, изменяющего при этом площадь проходного отверстия трубопровода таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным от расхода жидкости или газа. Широко распространенным расходомером постоянного перепада давления является ротаметр, в котором поплавок перемещается внутри измерительной трубки, имеющей переменную площадь сечения.

Данные расходомеры, как и другие имеют свои достоинства и недостатки, сведенья о них приведенные в таблице 1.

Таблица 1 -Достоинства и недостатки расходомеров переменного перепада давлений

3. Виды и основные характеристики сужающих устройств

3.1 Сужающее устройство -диафрагма

Существуют такие виды сужающих устройств как:

-Диафрагма

-Стандартное сопло

-Сопло Вентури

Виды сужающих устройств изображены на рис.1

Рисунок 1- а - диафрагма; б - сопло; в - сопло Вентури

Рисунок 2-Схема стандартной диафрагмы.

3.2 Сужающее устройство -стандартное сопло

Стандартное сопло представляет собой устройство, имеющее плавную сужающую часть на входе, переходящее на выходе в горловину. Наибольшее распространение сопла получили при измерениях расходов газов и перегретых паров. По сравнению с диафрагмами они более устойчивы к коррозии, загрязнениям и немногим более точные. Материалы изготовления аналогичны материалам, из которых изготавливают диафрагмы.

Рисунок 3-Схема стандартного сопла.

3.3 Сужающее устройство - сопло Вентури

Стандартное сопло Вентури представляет собой сопло, состоящее из входной части в виде сопла, горловины и выходной части - расходящегося конуса (диффузора). Основное применение сопла Вентури получили трубопроводах, диаметром от 50 до 1200мм. Одним из преимуществ сопл Вентури является меньшие потери давления по сравнению с потерями в других типах сужающих устройств. Особенностью стандартных труб Вентури является их малая металлоемкость

Стандартные трубы Вентури состоят из следующих основных частей: входного цилиндра, сужающего конуса, горловины, расширяющегося конуса и выходного цилиндра. Все части собираются путем сварки. Отбор давления осуществляется из усредняющих кольцевых камер. В нижней части кольцевых камер устанавливаются пробковые краны для спуска жидкости.

Рисунок 4-Схема сопла Вентури .

Сопло Вентури состоит из профильной входной, цилиндрической средней и конической выходной частей. Профиль сопла Вентури приближается к свободному изменению формы потока при прохождении через сужающее устройство, поэтому остаточная потеря давления при его использовании значительно меньше. Сопла Вентури могут быть длинными и укороченными.

4. Виды расходомеров

4.1 Расходомеры обтекания

Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависимости перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока, от расхода вещества. Широко распространенными расходомерами обтекания являются расходомеры постоянного перепада давления -- ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия расходомеров постоянного перепада давления основан на зависимости от расхода вещества вертикального перемещения тела -- поплавка, находящегося в потоке и изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора таким образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным.

В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтекания компенсационного -типа, перемещение тела обтекания измеряется по величине давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее динамическое давление потока на него.

Рисунок 5- Функциональная схема ротаметра

Расходомеры постоянного перепада давления -- ротаметры -- применяются для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных жидкостей и газов, протекающих по трубопроводам и не подверженных значительным колебаниям. Особенно широко они используются в винодельческом, спиртовом, ликерно-водочном и других производствах. расходомер нефтепродукт вязкость сопло вентури

Ротаметр (рис. 5) представляет собой длинную коническую трубку 1, располагаемую вертикально, вдоль которой под действием движущегося снизу-вверх потока перемещается поплавок.

Поплавок перемещается до тех пор, пока площадь кольцевого отверстия между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера, при котором перепад давления по обе стороны поплавка не станет равным расчетному.

При этом действующие на поплавок силы уравновешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному значению расхода.

Рассмотрим силы, действующие на поплавок. Масса поплавка в рабочем состоянии, т. е. при полном погружении в измеряемую среду (в кг),

Поплавковые и поршневые расходомеры. Поплавковый расходомер постоянного перепада давления (рис.6) состоит из поплавка 1 и конического седла 2, расположенных в корпусе прибора (отсчетное устройство на схеме не показано).

Рисунок 6- Структурная схема поплавкового расходомера

Коническое седло выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров длина конической трубки значительно больше ее диаметра.

В поршневом расходомере (рис. 7) чувствительным элементом является поршень /, перемещающийся внутри втулки 2.

Рисунок 7- Структурная схема поршневого расходомера

Втулка имеет входное отверстие 5 и выходное отверстие 4, которое является диафрагмой переменного сечения. Поршень с помощью штока соединен с сердечником передающего преобразователя 3. Протекающая черезрасходомер жидкость поступает под поршень и поднимает его. При этом открывается в большей или меньшей степени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость, протекающая через диафрагму, одновременно 'заполняет также пространство над поршнем, что создает противодействующее усилие.