Материал: Расходомеры и счетчики количества веществ. Расходомеры переменного перепада давления, расходомеры переменного уровня, тахометрические расходомеры и счетчики

St/Л 100%; So/й 100%

Рис. 7. Распределение давления в непосредственной близости от диафрагмы

вом методе отбора давлений), то получим весьма близкие значе­ ния х ; причем эти опыты позволяют выяснить влияние шерохо­ ватости трубы на х. Обработка этих кривых дает: для гладких труб х = 0,32+0,34 (соответствует результатам, полученным по рис. 7) и для шероховатых труб х - 0,26+0,31. Уменьшение х у последних объясняется тем, что у них тормозящее действие сте­ нок сказывается на большую толщину слоя потока и скорость в этом слое поэтому меньше. Из этих же опытов следует, что зна­ чение х зависит от диаметра трубопровода D, с увеличением ко­ торого х возрастает; объясняется это уменьшением относитель­ ной шероховатости трубы. Так, согласно работе [02] при увеличе­ нии D от 75 до 200 мм (т = 0,64) значение х возрастает от 0,31 до 0,4, а согласно опытам [48, 51 ] имеем: х = 0,32+0,35 при D = 76 мм (труба гладкая), х = 0,3+0,33 при D = 79 мм (труба шероховатая) и х = 0,41+0,46 при D = 1000 мм (труба практически гладкая).

Рис. 8. Распределение давления до и после диафрагмы при исполь­ зовании гладкой (------) и шероховатой (--------) труб

27

На втором участке от выходной плоскости диафрагмы до сече­ ния В—В давление у стенки трубы незначительно (62/А в сред­ нем равно 2 -3 % ) падает. Это можно объяснить влиянием ско­ рости vCTобратного тока жидкости у стенки трубы, возникающе­ го в результате эжектирующего действия основного потока, кото­ рый выходит с большой скоростью vb из отверстия диафрагмы. Логично считать, что ист зависит от vb>а именно: ост = zvb, где z < 1.

Значение z можно определить из совместного решения урав­ нений:

б2 = дсрУст / 2 = xpz2v2 / 2

И

Яо = V&oVb = а^оЛ/2А/р . Полагая для простоты р / а = 1, получим

62/Д = *22.

Выбирая значения 62/А и 82/Ду из кривых на рис. 7 и 8, а х — из результатов предыдущего подсчета (кривые 6j/A на рис. 7), найдем, что с изменением т в очень широких пределах от 0,1 до 7 значение z меняется незначительно от 0,16 до 0,27; этот вывод хорошо согласуется с результатами опытов с окрашенной струей жидкости в стеклянной трубе [55].

Согласно опытам, приведенным в работах [48, 49, 51], отно­ сительное расстояние I2/D от диафрагмы до сечения В—В не­ сколько уменьшается с увеличением т.

На третьем участке от сечения В—В до сечения С—С поток расширяется, его скорость уменьшается до vc = vQy а давление возрастает до значения рс. Если обозначить перепад давления в диафрагме через А = ра “ Рь> а восстановленную часть пере­ пада — через 63 = рс - рь, то остаточная потеря давления ра - рс будет равна А - 63. Она определяется по формуле Борда—Карно

д - §3 = Р К - vc)2 /2 .

Отсюда, учитывая, что vb= vCJполучим

6j/A = km * m,

так как k - 2р/(1 + pm) - 1 Для всех значений т в пределах от 0,05 до 0,6 расстояние между сечениями В —В и С—С равно (4+5)2).

К о э ф ф и ц и е н т ky д л я р а з л и ч н ы х с п о с о б о в о т б о р а п е р е п а д а д а в л е н и я . Для определения коэффициента отбора ky исходя из рис. 6-8 запишем формулу (33) в следующем виде:

*¥= а + б!/Др„ - б2/Др„)“°>5, где = pi - р\„ к &2 = Р2 ~ Р2и'

28

Рис. 9. Коэффициенты отбо­ ра: fcy — для перехода от

отбора по методу суженной струи к угловому; 1 / ky —

для обратного перехода

Если за исходный будет принят теоретический перепад, то значения и 62М ?Инадо брать по рис. 6 и 7, а если угло­ вой, — то по рис. 8. Таким образом, по данным рис. 6 и 7 полу­ чена сплошная кривая ky , приведенная на рис. 9, которая слу­

жит для перехода от теоретического метода отбора к угловому. Обратная кривая l/ky дает возможность переходить от углового

метода отбора к теоретическому. Эти же кривые можно постро­ ить также исходя из рис. 8, если за исходный принять угловой метод. Полученные пунктирные кривые очень хорошо совпада­ ют со сплошными. Из рис. 9 следует, что при т £ 0,4 коэффици­ енты расхода при угловом и теоретическом способах отбора очень близки друг к другу (отклонение не более ±0,3 %). При больших т они расходятся из-за сильного возрастания давления перед плоскостью диафрагмы.

На рис. 10 показана кривая ky для перехода от теоретическо­

го к радиальному методу отбора. На этом рисунке в пределах ОД < т < 0,55 коэффициенты расхода практически совпадают. Но при т > 0,55 коэффициент начинает возрастать, потому

что место отбора давления Р2 находящееся на расстоянии 12 = = 0,5£, выходит за пределы горла струи и располагается на учас­ тке расширения струи, где давление уже возрастает. Для получе­ ния кривой перехода от углового метода к радиальному надо умножить коэффициент ky^ на коэффициент 1/ky (см. рис. 9),

служащий для перехода от углового метода отбора к теоретическо­ му. Полученный коэффициент ky^/ky^ также показан на рис. 10.

При фланцевом методе отбора расстояние точек отбора от диа­ фрагмы 1\-12 = 25,4 мм. В этом случае коэффициент отбора ky

для перехода к фланцевому методу будет зависеть от отношения l\ /D = I2 / D, которое изменяется от 0,5 до 0,025 при изменении D от 50 до 1000 мм. На рис. 11, по данным работы [23], приведены кривые, изображающие зависимость от l\/D = I2/D для трех зна­

29

Чем меньше т и чем меньше lx/D = l2/D, тем меньше разница между коэффициентами расхода при угловом и фланцевом мето­ дах отбора. Так, при т < 0,25 это различие не превосходит ±0,3 % .

Обзор исследований по определению коэффициентов расхода при различных методах отбора давлений приводится в работах [44, 76].

С р а в н е н и е р а з л и ч н ы х с п о с о б о в о т б о р а п е р е п а д а д а в л е н и я . Для всех методов отбора давлений при т < 0,45 коэффициенты отбора ky, а следовательно, и коэф­

фициенты расхода а отличаются друг от друга не более чем на ±(0,2+0,3) % .

При т > 0,4 коэффициент/fy при угловом методе отбора умень­ шается, а при радиальном — возрастает.

Достоинство углового метода перед всеми остальными — удоб­ ство применения кольцевых камер для отбора средних давлений до и после диафрагмы и отсутствие в связи с этим необходимости в сверлении стенок трубы. Недостаток метода — большая кру­ тизна кривых давления в местах отбора. При этом значение из­ меряемого перепада в значительной степени зависит от диаметра отверстий для отбора давления, а также от правильного их место­ положения. При малых диаметрах трубы D не удается выдер­ жать необходимую небольшую ширину приемных отверстий, рав­ ную (0,01+0,02) D.

Достоинство теоретического метода отбора — пологость кри­ вых давлений в местах отбора. Благодаря этому допуск на рас­ стояния 1\ и 1%до точек отбора большой и составляет ± (0,1+0,2) D.

30

Другое достоинство данного метода — меньшее влияние засо­ рения и загрязнения трубы, а также изменения ее шероховатости на коэффициент расхода по сравнению с фланцевым и особенно угловым методами, для которых увеличение шероховатости при­ водит к уменьшению подпора давления перед диафрагмой и по­ тому к увеличению коэффициента расхода.

Недостаток теоретического метода отбора — необходимость сверления стенок трубы и зависимость места отбора давления Р2 от отношения d/D.

При радиальном методе отбора при т < 0,55 благодаря по­ логости кривых давлений сохраняется достоинство теоретичес­ кого метода отбора. Кроме того, место отбора р2 не зависит от отношения d/D. Недостаток метода — необходимость сверления стенок трубы.

При фланцевом методе отбора давлений, кривизна кривых давлений в точках отбора меньше, чем при угловом методе, но больше, чем при теоретическом и радиальном. Давления отбира­ ются через просверленные отверстия во фланцах или же в обой­ мах, зажимаемых между фланцами.

К р и в ы е р а с п р е д е л е н и я д а в л е н и я у с о п е л . У стандартных сопел применяется лишь угловой метод отбора давлений. Кривые распределения давлений показаны на рис. 12 [42], из которого следует, что величина относительного подпора давлений б^/Ду у них значительно больше, чем у диафрагм; это объясняется меньшим значением перепада Ау (при одном и том же т ). В связи с этим погрешность от увеличения диаметра от­ верстий или от смещения мест отбора давлений в ту или другую сторону от фланца сопла в этом случае больше.

31