- •1.1. Корреляционные расходомеры.
- •2. Расчет тфх газовой смеси.
- •3. Расчет диаметра су
- •4. Выбор дифманометра и проектирование су
- •4.1. Выбор дифманометра
- •4.2. Выбор материала су
- •4.3.Обоснование размеров су
- •5.1. Расчет неопределенности результата измерений.
- •5.2. Определение класса точности расходомера.
- •5.3. Расчет шкалы расходомера
2. Расчет тфх газовой смеси.
По данным справочника (6) составляется таблица необходимых физических констант компонентов. Для удобства пользования составленной таблицей и проведения дальнейших расчетов каждому компоненту газовой смеси присвоен свой номер, а сами физические константы компонентов при этом проиндексированы соответствующими номерами.
Таблица 1 – Физические характеристики компонентов газовой смеси
i, номер компонента |
Компонент газовой смеси |
Массовая доля g |
, Кг/кмоль |
1 |
N2 |
0,1 |
28,013 |
2 |
O2 |
0,2 |
32,000 |
3 |
CO2 |
0,7 |
44,011 |
Вычисляется кажущаяся молярная масса газовой смеси по формуле:
После подстановки:
=38,873кг/кмоль
Вычисляются объемные доли компонентов газовой смеси по формуле:
После подстановки:
Проверяется условие (2.2) [1]:
Вычисляются парциальные давления компонентов газовой смеси по формуле 2.3 [1] с точностью до двух знаков после запятой:
pi = ri p, МПа
После подстановки:
р1 = 0,1391,4МПа0,19МПа;
р2 = 0,2431,4МПа0,34МПа;
р3 = 0,6181,4МПа0,86МПа;
По данным справочника [2] составляются таблицы из близлежащих по температуре и давлению ТФХ компонентов газовой смеси для проведения интерполяции.
Таблица 2 – ТФХ азота при температуре Т=900К
Р, МПа |
z |
Cv, Дж/(кгК) |
Ср, Дж/(кгК) |
η107, Пас |
0,1 |
1,0003 |
890 |
1187 |
436,4 |
1 |
1,0003 |
890 |
1187 |
436,6 |
Таблица 3 – ТФХ кислорода при температуре Т=900К
Р, МПа |
z |
Cv, Дж/(кгК) |
Ср, Дж/(кгК) |
η107, Пас |
0,1 |
1,0002 |
845 |
1105 |
519,4 |
1 |
1,0024 |
845 |
1105 |
519,6 |
Таблица 4 – ТФХ диоксида углерода при температуре Т=900К
Р, МПа |
z |
Cv, Дж/(кгК) |
Ср, Дж/(кгК) |
η107, Пас |
0,1 |
1,0002 |
1070 |
1259 |
437,8 |
1 |
1,0022 |
1071 |
1261 |
438,4 |
С помощью интерполяционных формул и по данным из таблиц 2-4 вычисляются ТФХ компонентов газовой смеси и сводятся в таблицу 5.
Формула линейной одномерной интерполяции в этом случае примет вид:
где Y – значение искомой ТФХ компонента газовой смеси при парциальном давлении р (рм< р <рб);
- ближайшее меньшее табличное значение давления;
–ближайшее большее табличное значение давления;
- табличное значение ТФХ при давлении
- табличное значение ТФХ при давлении
Расчет ТФХ для азота:
Вычисляется z :
Вычисляется Cv :
Вычисляется Ср :
Вычисляется η:
Расчет ТФХ для кислорода:
Вычисляется z :
Вычисляется Cv :
Вычисляется Ср :
Вычисляется η:
Расчет ТФХ для диоксида углерода:
Вычисляется z :
Вычисляется Cv :
Вычисляется Ср :
Вычисляется η:
Таблица 5 – ТФХ компонентов газовой смеси при температуре Т=900К и соответствующих парциальных давлениях
i, номер компонента |
Компонент газовой смеси |
Парциальное давление Р, МПа |
z |
Cv, Дж/(кгК) |
Ср, Дж/(кгК) |
η107, Пас |
1 |
N2 |
0,19 |
1,0026 |
890 |
1187 |
436,42 |
2 |
O2 |
0,34 |
1,0007 |
845 |
1105 |
519,44 |
3 |
CO2 |
0,86 |
1,0016 |
1071 |
1260 |
438,2 |
Вычисляем фактор сжимаемости газовой смеси по формуле:
После подстановки:
Вычисляется плотность газовой смеси по формуле:
После подстановки:
Вычисляется динамическая вязкость газовой смеси по формуле 2.4 [1], которая в общем случае при n=3 имеет вид:
где
В принятых индексах формула преобразуется в следующий вид:
где
Коэффициенты при этом принимают вид:
……………………………………………………………………………
После подстановки коэффициенты принимают значения:
Вычисленные значения коэффициентов сведены в таблицу 6.
Таблица 6 – Значения коэффициентов
|
|
Индекс j | ||
1 |
2 |
3 | ||
Индекс i |
1 |
1 |
1,146 |
1,401 |
2 |
1,234 |
1 |
1,464 | |
3 |
1.003 |
0,973 |
1 |
При рассчитанных коэффициентах и объемных доляхвычисляются комплексы, результирующие значения которых приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Значения комплексов
1,283 |
1,319 |
0,994 |
В итоге коэффициент динамической вязкости газовой смеси равен:
Вычисляется удельная изохорная теплоемкость газовой смеси по формуле:
Вычисляется удельная изобарная теплоемкость газовой смеси по формуле:
Вычисляется показатель адиабаты газовой смеси по формуле:
В итоге ТФХ измеряемой среды (газовой смеси) равны:
Рассчитывается массовый расход газовой смеси по формуле:
где - предельное значение числа Рейнольдса;
- число Пи;
- динамическая вязкость газовой смеси, Пас;
D – диаметр условного прохода трубопровода, м.
Значение выбирается из ряда, где
n – целое (положительное или отрицательное) число или нуль;
a – одно из чисел ряда 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8.
Значение :
а = 2
n = 1
= 20кг/с
Таблица 8. Результаты расчетов 2-ой главы
Обозначение |
Наименование |
Данные | |
Средняя молярная масса среды |
38,873 |
кг/кмоль | |
|
|
|
|
р1 |
Парциальное давление азота |
0,19 |
МПа |
р2 |
Парциальное давление кислорода |
0,34 |
МПа |
р3 |
Парциальное давление диоксида углерода |
0,86 |
МПа |
Фактор сжимаемости |
1,002 |
| |
Плотность газовой смеси |
7,244 |
кг/м3 | |
Динамический коэф-т вязкости |
415,421 |
Па·с | |
Объемная доля азота |
0,139 |
| |
Объемная доля кислорода |
0,243 |
| |
Объемная доля углекислого газа |
0,618 |
| |
Удельная изобарная теплоемкость |
1222 |
Дж/(кг·К) | |
Удельная изохорная теплоемкость |
1008 |
Дж/(кг·К) | |
|
|
|
|
Показатель адиабаты |
1,212 |
|