Aq/q = - 2 (m/a)(da/dm)(AD/D). |
(51) |
На рис. 24 по этому уравнению построены кривые зависимос ти AD/D для трех значений дополнительной погрешности Aq/q: 0,05, ОД и 0,2 % . Из кривых следует, что при малых т < 0,3 допустимы значения AD/D, в то время как при больших т допу стимая погрешность AD/D не должна превышать 0,3-0,4 % . Этот же вывод сохраняет свою силу и для других стандартных СУ. Но при изготовлении кольцевых камер необходимо, чтобы внутрен ний диметр их корпуса DK лежал в пределах от D до 1,04D.
1.14. ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Значения коэффициентов истечения С и расхода а, а также интерполяционные формулы Штольца, приведенные в стандарте ИСО 5167, основаны на опытных данных. Эти опыты проводили на гладких трубах, которые имели длинные прямолинейные уча стки без местных сопротивлений, обеспечивавшие получение осе симметричных потоков. Если СУ установят на коротком пря мом участке вблизи от местных сопротивлений, нарушающих осе вую симметрию потока, то возникает трудно учитываемая допол нительная погрешность. Поэтому стандарт ИСО 5167 устанавли вает значения минимально допустимых длин прямых участков трубопроводов LK1 до СУ и после СУ. Требуемые до СУ значения LKi много больше, чем значения после СУ. Те и другие зависят от (3: с увеличением Р они возрастают. Кроме того, длины L зависят от вида ближайшего местного сопротивления. Значения длин для стандартных диафрагм, сопел и сопел Вентури даны в табл. 11, а для труб Вентури — в табл. 12, взятых из ГОСТ 8 .563-97 (в ГОСТе табл. 1 и табл. 2 соответственно). Допустимые длины LK даны кратными диаметрам трубопроводов D.
Указанное в табл. 11 расстояние может быть вычислено по формуле, приведенной в ГОСТ 8.563-97:
£ к1= */Я = вк+*>крс«. |
(52) |
Любые длины прямых участков из указанных здесь и в табл. 11 или 12 можно сокращать в два раза, но тогда появляется дополни тельная погрешность до +0,5 % , что допускается для вновь создава емых измерительных трубопроводов с СУ (ИТ по ГОСТ 8.563-97).
В табл. 13 даны необходимые длины LK%/D между двумя мес тными сопротивлениями против потока от СУ.
Это правило не относится к случаям, когда ближайшим МС перед СУ является большая емкость (симметричное резкое суже ние) или струевыпрямитель, а также к МС, расположенным на расстоянии более НИШ перед СУ.
Как видно, сокращение необходимой длины в два раза дает дополнительную погрешность коэффициентов С и а всего лишь
67
5*
Т а б л и ц а 11
Наименьшие относительныедлиныi Kl/B прямыхучастков междуСУ (кроме
|
Коэффициетгы |
---------------------------------------------------------- —1— |
||||||||
|
Наименьшая относительная длина прямого |
|||||||||
Местное сопротивление |
|
уравнения |
|
|||||||
|
|
|
|
участка при р |
|
\ |
||||
|
|
ък |
Ск |
0.2 |
0.3 |
0,4 |
0.5 |
0.6 |
0,7 |
0,75 |
|
Я чя МС, расположи |
|
|
|
|
|
|
|||
Задвижка, равно- |
|
|
|
*-нных перед СУ |
|
|
|
|
||
11,5 |
82 |
6,7 |
12 |
12 |
12 |
13 |
15 |
19 |
24 |
|
проходный шаровой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кран |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробковый кран |
14,5 |
30,5 |
2,0 |
16 |
18 |
20 |
23 |
26 |
30 |
32 |
Запорный клапан, |
17,5 |
64,5 |
4.1 |
18 |
18 |
19 |
22 |
26 |
33 |
38 |
вентиль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Затвор (заслонка) |
21 |
38,5 |
1,4 |
25 |
29 |
32 |
36 |
40 |
45 |
47 |
Конфузор |
5 |
114 |
6,8 |
5 |
5 |
6 |
6 |
9 |
16 |
22 |
Симметричное рез- |
30 |
0 |
0 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
кое сужение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диффузор |
16 |
185 |
7.2 |
16 |
16 |
17 |
18 |
21 |
31 |
40 |
Симметричное рез |
47,5 |
54,5 |
1.8 |
51 |
54 |
58 |
64 |
70 |
77 |
80 |
кое расширение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одиночное коле |
10 |
113 |
5,2 |
10 |
11 |
11 |
14 |
18 |
28 |
36 |
но, тройннк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа колен в од |
13,5 |
82,5 |
3,7 |
14 |
15 |
17 |
20 |
26 |
36 |
42 |
ной плоскости, раз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ветвляющиеся потоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа колен в раз |
33,5 |
115 |
4,0 |
34 |
35 |
37 |
41 |
49 |
62 |
70 |
ных плоскостях, сме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шивающиеся потоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Местное сопротив |
54,5 |
65 |
1,6 |
60 |
64 |
70 |
76 |
84 |
92 |
96 |
ление неопределенно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гильза термомет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ра,плотномераили кар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ман диаметром: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ 0,03В |
5 |
0 |
0 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
s 0,13В |
20 |
0 |
0 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
Струевыпрямитель |
22 |
0 |
0 |
22 |
22 |
22 |
22 |
22 |
22 |
22 |
|
|
Для МС, расположенных за СУ |
|
|
|
|
||||
Любое МС |
| 0 |
| 8,55 |
10,55 | 4 |
| 5 |
| 6 |
| |
JLJ J L z J L i _ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
L L |
|||
±0,5 % , а это свидетельствует об очень медленном темпе возрастания данной погрешности по мере уменьшения длин и оправды вает принятое в правилах ГОСТ 8.563-97 разрешение сокращать для диафрагм и сопел LKl в три раза с учетом дополнительной погрешности С и а, равной ±1 % . Это соответствует дополнитель ным погрешностям 5с (или 5а) не только для сокращения в два либо в три раза» но и для промежуточных значений (табл. 14).
Погрешность 5С/ от сокращения длины должна арифметически прибавляться к исходной погрешности коэффициента истечения С.
Из вышесказанного следует, что длины LK\ и Ьк2 возрастают с увеличением (3, поэтому при малых прямолинейных участках ре комендуется применять СУ с малыми Р, лучше до 0,5 [21].
68
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 12 |
|
НеобходимыедлиныLKi/D прямых участков передСУ для труб Вентури |
|||||||||||
|
Задвижка или |
|
|
Расшире |
|
|
|
Группа колен |
|||
Относитель |
равнопроход |
Сужение от |
|
|
|
||||||
ной шаровой |
ние от |
Одиночное |
|
|
|
||||||
ный |
3D до D |
0.75D до D |
|
|
|
||||||
диаметрр |
кран, |
(конфуаор) |
на длине D |
колено |
в одной |
врезных |
|||||
полностью |
|
|
|||||||||
|
|
|
(диффузор) |
|
|
плоскости1 |
плоскостях2 |
||||
|
открытый |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,3 |
1.5 |
(0.5) |
0,5 |
1.5 |
(0,5) |
0,5 |
1.5 |
(0,5) |
(0,5) |
||
0.35 |
2.5 |
(0,5) |
1.5 |
(0,5) |
1.5 |
(0,5) |
0,5 |
1.5 |
(0,5) |
(0,5) |
|
0,4 |
2.5 |
(1,5) |
2.5 |
(0,5) |
1.5 |
(0,5) |
0,5 |
1.5 |
(0.5) |
(0,5) |
|
0,45 |
3.5 |
(1,5) |
4.5 |
(0.5) |
2.5 |
(1,0) |
1.0 |
(0,5) |
1.5 |
(1,0) |
(0,5) |
0,5 |
3.5 |
(1,5) |
5.5 |
(0.5) |
2.5 |
(1,5) |
1.5 (0,5) |
2.5 |
(1,5) |
(8.5) |
|
0.55 |
4.5 |
(1.5) |
4.5 |
(0,5) |
3.5 |
(1,5) |
2.5 (0.5) |
2.5 |
(1,5) |
(12.5) |
|
0,6 |
4.5 |
(2,5) |
8.5 |
(0.5) |
3.5 |
(1,5) |
3.0 |
(1,0) |
3.5 |
(2,5) |
(17.5) |
0,65 |
4.5 |
(2.5) |
9.5 |
(1.5) |
4.5 |
(2,5) |
4.0 |
(1,5) |
4.5 |
(2,5) |
(23.5) |
0,7 |
5.5 |
(3,5) |
10.5 (2,5) |
5.5 |
(3.5) |
4.0 |
(2,0) |
4.5 |
(2,5) |
(27.5) |
|
0,75 |
5.5 |
(3,5) |
11,5(3,5) |
6.5 |
(4.5) |
4.5 (3,0) |
4.5 |
(3,5) |
(29.9) |
||
Радиус!азгиба колена должен быть pasен или быть более диамет]ра трубопровс>да. 2 Так как влияние кол<ж в разных плоекостях может проявляться после прямоео участка дл»шой 40D, для этого случая не приводятся зш1чения без ск<>бок.
П рим е ч а н и я : 1. Длину &к1 следует измерять от плоскости отверстия отбора давления Ру Значения относительной шероховатости поверхности трубопровода перед трубой Вентури на длине, не менее, чем указано в таблице, должна быть не более, чем для трубопроводов, выпус каемых промышленностью (Аш / D) s 103). 2. Значения LKl в скобках — это значения, при которых ожидаемая дополнительная погрешность коэффициента истечения С и расхода а равна ± 0,5 %. 3. Местные сопротивления, перечисленные ниже расположенные после трубы Вентури, на рас стоянии Lk2не менее 4D, считая от плоскости отбора давления р2в горловине трубы, не влияют на точность измерения.
Необходимая длина после местных сопротивлений, создающих закрученный вихревой поток, например после группы колен, рас положенных в разных плоскостях, может быть при т > 0,55 со кращена с помощью струевыпрямителя. Стандарт ИСО 5167 ре комендует пять типов струевыпрямителей.
Т а б л и ц а 13
Наименьшая относительнаядлинапрямогоучастка междуместными сопротивлениями, установленнымипередСУ
Второе местное сопротивление |
|
Задвижка, равнопроходвой шаровой кран |
10 |
Пробковый кран |
15 |
Запорный клапан, вентиль |
17 |
Затвор (заслонка) |
23 |
Конфузор |
8 |
Симметричное резкое сужение |
15 |
Диффузор |
16 |
Симметричное резкое расширение |
39 |
Одиночное колено, тройник |
14 |
Группа колен в одной плоскости, разветвляющийся поток |
18 |
Группа колен в разных плоскостях, смешивающиеся потоки |
31 |
Местное сопротивление неопределенного типа |
46 |
69
|
|
Т а б л и ц а 14 |
Тип А состоит из пакета пе |
|
Дополнительнаяпогрешностьдля |
ресекающихся горизонтальных |
|||
диафрагм н сопел при сокращении |
и вертикальных пластин, кото |
|||
длины LKi в пределах 1--3 |
рые образуют прямоугольное |
|||
W * |
8С, |
II W * |
|
каналы, укрепленные на имею |
1.0 |
0 |
2,2 |
0,6 |
щем круглые отверстия вход |
1.2 |
0.1 |
2,4 |
0,7 |
ном диске. |
1.4 |
0,2 |
2,6 |
0,8 |
Тип Б — это три диска с |
1.6 |
0,3 |
2,8 |
0,8 |
круглыми отверстиями диамет |
1.8 |
0,4 |
3,0 |
1.0 |
|
2,0 |
0,5 |
|
|
ром d < D/20, Расстояние меж |
между вторым |
|
|
ду первым и вторым, а также |
|
и третьим равно D. Общая длина струевыпрями- |
||||
теля 2D. |
— |
трубчатый. |
Состоит из пакета труб диаметром |
|
Тип В |
||||
d < 0,2D, длиной L > 10d и числом не менее 19, полностью запол няющих сечение трубопровода.
Тип Г — это пакет пересекающихся пластин длиной 0,45D, которые связаны на концах обручами и образуют решетку с квад ратными ячейками площадью 0,075D х 0,075D.
Тип Д состоит из восьми радиальных лопастей длиной 2D, расположенных под равными углами 47,5°.
Расстояние между струевыпрямителем и СУ должно быть не менее 22D и между местным сопротивлением и струевыпрями телем — не менее 20D. Стандарт ИСО 5167 не дает ответа на вопрос, какая длина прямого участка требуется после местного сопротивления, не указанного в табл. 4 и 5. К таким сопротивле ниям относится, в частности, регулирующий клапан, степень от крытия которого может быть различной. Желательно его уста навливать не до, а после СУ, но на практике он может оказаться и до СУ. В литературе много различных и противоречивых реко мендаций. Так, в правилах 28-64 требуют иметь l\/D > 100 при любых значениях [3. Последнее неправильно. В работе [62] при водится кривая зависимости l\/D от (3, причем наибольшее зна чение LKi/D = 50. Согласно работе [26], стабилизация профиля скоростей после регулирующего клапана заканчивается уже на расстоянии 30D. Еще в 1971 г. мы указывали на необходимость учета во всех случаях практики значения [3 при определении не обходимой длины. Однако в правилах 50-213-80 сохранилось неверное требование иметь ly/D > 100 для всех сопротивлений, не указанных в табл. 11 и 12. Проявляя известную осторожность, мы считаем целесообразным иметь длину l\/D после регулирую щего клапана (или другого местного сопротивления, отсутствую щего в табл. 11 и 12) в соответствии с требованием ИСО 5167 для группы колен в разных плоскостях, т. е. в пределах от 34D до 80D.
Кроме того, значения некоторых длин LK\/D в табл. 11 и 12, в частности при завихренном потоке, например после двух колен, расположенных в разных плоскостях, вызывают сомнение. Об этом свидетельствуют результаты ряда исследовательских работ.
70
Рис. 25. Граничные значения поправочного множителя Ьк к коэффициенту расхода а для диафрагм и сопел, рас положенных на расстоянии || после прямого колена
Для некоторых типов местных сопротивлений имеются сведе ния о знаке погрешности, возникающей при сокращении необхо димой длины прямого участка LKi/D. Так, при сокращении этой длины после колена, гильзы термометра, фильтра или после струевыпрямителя коэффициенты С и а возрастают и, следовательно, поправочный множитель bK < 1. По данным работ [35, 68], на рис. 25 приведены кривые предельного значения множителя 6К в зависимости от т = (З2 для прямого колена с радиусом закругле* ния R « 1,5D. Среднее значение множителя Ьк>ср = 0,5 (1 + &к). Предельная погрешность 6ЬК = 0,5 (6К - 1).
При недостаточной длине l\/D после диффузора, конфузора и выше расположенного СУ знак погрешности будет зависеть [55] от расстояния 1Х. Так, после диффузора поправочный множитель 6 > 1, если 1\ < (1+2) Z), и Ь< 1, если 1Х > (1+2) D, после конфузора 5 > 1, если 1Х > 5Z), и b < 1, если 1\ < 5D, после выше расположен ного СУ Ь > 1, если 1Х = (2+4) D, и Ь < 1, если 1Х> (2+4) D. Заост рение профиля скоростей, например при увеличении шероховато сти трубопровода, вызывает Ъ> 1.
Вопрос о необходимых длинах lx/D между СУ и ближайшим местным сопротивлением не может считаться вполне решенным [38]. Так, закрученный поток влияет на коэффициенты С и (X диа фрагмы значительно сильнее, чем у сопла. А стандарт ИСО 5167 требует для них одинаковые длины lx/D. Работа [64] также ука зывает на необходимость для диафрагм иметь большие, чем это указано в нормах, длины lx/D после закрученного потока. Име ются и другие сомнения [43] в достаточной обоснованности тре бований к lx/D в стандарте ИСО 5167.
71