И всего лишь через год после этого, в 1995 г, выходит новый документ МИ 2355-95 «Методика выполнения измерения с по мощью осредняющих преобразователей скоростного напора» (ав торами которого значатся НИИтеплоприбор и ВНИИР), подчер кивающий всю полезную работу ВНИИР по разработке методики применения ОНТ на основе работ ОПИ. В новой методике в осно ву взята трубка Annubar, принятая в НИИтеплоприбор. В ней, в частности, дана таблица минимально необходимых длин прямых участков трубопровода до и Z2 после осредняющей трубки. Вызывают недоумение приведенные очень малые их значения, тем более что никаких ссылок на экспериментальные работы, обосновывающие их допустимость, в документе нет. Ниже приве дены эти данные:
|
|
Местное сопротивление |
1г/И |
lx/D |
l2/D |
|||
Одно колено |
|
|
|
Л |
(А) |
3 |
||
.......................................................................................... струевыпрямителем |
7 |
9 |
||||||
« |
« с |
о .......................................... |
6 |
6 |
3 |
|||
Два колена в одной ..........................................................плоскости |
со струевыпрямителем |
9 |
14 |
3 |
||||
« |
« |
« |
« |
« |
. . . . 8 |
8 |
3 |
|
Два колена в разных ...............................................пл оскостях |
19 |
24 |
4 |
|||||
« |
« |
« |
« |
« |
со струевыпрямителем . . 9 |
9 |
4 |
|
Конфузор ............................................................................................... |
|
|
|
|
8 |
8 |
3 |
|
« |
со струевыпрямителем....................................................... |
8 |
8 |
3 |
||||
Д иф ф узор................................................................................................ |
|
|
|
|
8 |
8 |
3 |
|
« |
со струевыпрямителем .................................................... |
8 |
8 |
3 |
||||
Вентиль ............................................................................................. |
|
|
|
|
24 |
24 |
4 |
|
« |
со струевыпрямителем .................................................. |
|
9 |
9 |
4 |
|||
Пр и м е ч а н и е . Л действительно при расположении ОНТ в одной плоскости
сместным сопротивлением, (А) — действительно при расположении ОНТ ие в одной плоскости с местным сопротивлением.
Видимо, учитывая очень малую величину значений l\/D и Z2/.D, в дополнение к приведенной зависимости в МИ 2355-95 дана еще таблица минимальных значений длины Z3/JD между двумя ближайшими местными сопротивлениями. В большинстве слу чаев это расстояние L%/D лежит в пределах 3-5, но при закрутке потока L^/D = 10, а при регулирующем органе, открытом частич но, L3/ JD= 10*14.
КМИ 2355-95 приложена очень большая библиография, вклю чающая 35 источников. В этой библиографии по осредняющим напорным трубкам ссылки практически даны лишь на работы Грабовского и его сотрудников. Но эти работы не имеют никако го отношения к трубкам Annubar, взятым в основу конструкции НИИтеплоприбор.
Помимо сказанного существенный недостаток МИ 2355-95 со стоит в том, что он не имеет в достаточной мере общего характера, пригодного для различных конструкций ОНТ, а нацелен лишь на разработки НИИтеплоприбор, например: погрешность измерения от носится лишь к ПСНО. Это очень большой недостаток МИ 2355-95 [44].
167
5.5. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НАПОРНЫЕ ТРУБКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
Напорные трубки, в том числе осредняющие и мультиплика торы, целесообразно применять как для диагностики фактичес ких расходов и технологического контроля, так и для коммерчес кого учета расхода энергоносителей.
Из многих примеров таких устройств наиболее удобны показан ные в табл. 24 с приведенными техническими данными, частично полученными на основании исследований в АООТ НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова [45].
Зачастую перед проектированием узла учета необходимо знать (фактический) расход теплоносителя. Для этого рекомендуются зонды по .трем первым пунктам таблицы. Напорные трубки из меряют скорость в локальных точках, поэтому расход (м3/с) с помощью их вычисляют по формуле
где v — средняя скорость потока по площади сечения F трубы, м/с; D — условный диаметр трубы, м; К т— коэффициент трубки; K v — коэффициент неравномерности скорости по площади сечения F; kTkv = а — коэффициент расхода; е —коэффициент расширения газа; Ар — разность полного и статического давлений трубки, Па; р — плотность среды, кг/м3.
Наиболее простым является зонд ВТИ, дифференциальный ма нометр которого удобно подсоединить к бобышкам на трубе, ко торые затем можно использовать для установки манометра и тер мометра.
Зонд ВТИ [44] рекомендуется для влажного пара и запыленного газа, так как он меньше засоряется. Кроме этого, в ГОСТ 8.361-79 рекомендован одинарный перпендикулярный зонд. Такую оди нарную трубку для повышения точности измерений целесообраз но проградуировать по показаниям двойной трубки Прандтля— Пито, которые рекомендованы ИСО благодаря стабильности их показаний.
Двойные напорные трубки пригодны для измерения скорости газа в пределах 3-35 м /с и воды — более 2,5 м/с. Для этого используют микроманометры и тягонапоромеры, а также дифманометры «Сапфир ДД» с пределами до 100 Па и др.
Зонды ЦКТИ и другие устанавливают в вертикальном сече нии горизонтальных трубопроводов на различных расстояниях от стенки, поэтому их коэффициенты расхода а = KTK Vбудут раз личными. Например, для трубок при погружении их на глубину А = 0,51) а = 0,8 при D = 71 мм и а = 0,785 при D = 94 мм, а для А = 0,331) а = 0,835 при D = 71 мм и а = 0,8 при D = 94 мм. Эти данные получены при Re > 25 000. Данные при D = 55 мм для
168
|
Виды напорныхтрубок |
Т а б л и ц а 24 |
№ |
|
|
Форма трубки-зонда |
Характеристика |
|
п/п |
|
|
|
Трубка ВТИ для влажного пара и за |
|
|
пыленного |
газа. Коэффициент трубки |
|
Кх » 0,5. Целесообразна градуировка по |
|
|
трубке Пито |
|
Зонд ЦКТИ для труб с D, равным 55, 71 и 94 мм при (А/6, А/3, А/2)Ь и для Re> 2 25 •103. Коэффициент расхода а = = К К от 1 до 0,785 для разных А и D
Зонд цилиндрический, стандартизо ванный в Польше PN-94Z-04030 для D ~ 8 мм и L, равной 6, 16 и 31 мм, L , - Х>/2, d = (D/5+D/7) > 3 мм
Микротрубка Вентури Z), равном 30, 50,60 и 70 мм; для D = 50 Ь* 170, ТУ= = 47, d * 28 мм. При D - 30+60 мм коэф фициент усиления — 5«-9
трубок ЦКТИ близки к данным для трубок Клеве при D = 50 мм
иRe = (1-5-3,5)105 [42], а последние рекомендованы ИСО [44], Коэффициент расхода трубки в п. 3 табл. 24 примерно в 1,5
раза больше, чем у трубки ЦКТИ. Эти трубки стандартизованы в Польше (PN-94Z-04030) [40], имеют цилиндрическое сечение.
Самые большие значения коэффициента расхода имеют муль типликаторы (усилители). Пример — микротрубка Вентури по п. 4 табл. 24, которая наиболее проста в изготовлении по сравне-
169
нию с другими мультипликаторами. Градуировочные кривые этих трубок
|
и трубки Пито даны на рис. 59 [44]. |
||
|
В России только трубки Пито ре |
||
|
комендованы |
для |
применения в |
|
ГОСТ 8.361-79, а осредняющие труб |
||
|
ки стандартизованы в МИ 2355 [43]. |
||
|
В НПО ЦКТИ им. И. И. Ползуно- |
||
|
ва проводили исследования осредня- |
||
|
ющих напорных трубок с числом |
||
|
отверстий 5, 9, 15 в центрах равнове |
||
|
ликих площадей сечения трубы квад |
||
|
ратного сечения 190 х 190 мм. Для |
||
|
сравнительных измерений расходов |
||
|
воздуха применяли стандартную ди |
||
|
афрагму при предельной погрешнос |
||
|
ти измерений, |
не |
превосходящей |
Рис. 59. Зависимости перепада |
dbl % в диапазоне чисел Рейнольдса |
||
|
также исследования прово- |
||
ротруОок Вентури диаметрами. |
ДИЛИ как при ДЛИННОЙ трубе (3 « |
||
мм: 70С2), 60(3), 30(4), 50(5) (раз- |
после успокоителя потока), так и при |
||
меры этой трубки см. в табл. 24) короткой (участок длиной 4,3D до на порной трубки и 1,2D после нее) меж ду двумя коленами, которые устанавливали в различных плоско
стях [41].
Исследования выявили различия коэффициентов расхода тру бок от числа отверстий в пределах (1,01*^1,02)±2,5 % при длин ном прямом участке и (0,95-М),98)±3 % при прямом участке длиной 5,5£>, но в последнем варианте при закругленных двух коленах вне зависимости от их плоскостей расположения коэф фициент расхода был в пределах (0,995-г-1,005)±2 % . При откло нениях потока от оси отверстий трубки на 5° при раззенкованных отверстиях изменений в показаниях не было, а при углах скоса потока более 10° показания ощутимо уменьшаются (при 15° — около 5 %).
Из осредняющих трубок два типа можно применять в коммер ческих узлах учета, так как они внесены в Государственный ре естр средств измерения расхода Российской Федерации: расходо измерительные системы с преобразователями ST 3000; STT 3000, датчиком Annubar и вычислительным устройством Dart II Flow Computer, АО Haneywell-CTEPX, № 14259-94, а также преобразо ватели скоростного напора, осредняющие ПСНО, НИИтеплоприбор, Москва, № 14854-95.
Структура расходомера с трубкой Annubar Diamond II приведена на рис. 60. У модели DCR-35 при Re= (3^-15)105 воды коэффициент расхода равен 0,62±1 % , D = 300 мл, а погрешность ± 1,3 % [34].
Преобразователи осредняющие ПСНО соответствуют МИ 2355-95 и применяются с указанными там рекомендациями.
170
Рис. 60. Напорные трубки Annubar: а — структура расходомера с трубкой Annubar Diamond II; в — виды сечений трубок;
1 — осредняющая трубка с четырьмя парами отверстий; 2 — вычислительное устройство Dart И; 3 — датчики полного и статического давлений потока; 4 — термометр; 5 —
манометр; 6 — самописец
Рис. 61. Осредняющая цилиндрическая трубка-зонд, ус тановленная по диагонали канала {рв — давление в труб ке; рс — давление у стенок канала)
171