(Камерних) лічильників

ПРОТОКОЛ ПОВІРКИ

Повірюваний витратомір №______________тип____________

границі вимірювання_________________клас точності_______

Взірцевий прилад №________________тип_________________

границі вимірювання_________________клас точності_______

Абсолютний тиск газу_______Робоча температура газу______

№ досліду	Покази взірцевого витратоміра			Покази повірюваного витратоміра				Варі ація, м3/год	Приве-дена по-хибка
	мм вод стовп	Па	Ви- тра та , м3/год	Поділки, м3		Час проход-ження контрольного об’єму, с	Ви- трата, м3/год
				На по-чатку	В кін-ці

Варіація показів не перевищує ___________________________

заключення ___________________________________________

^{придатний, не придатний}

Повірку виконав_________ ______________________

^{(Підпис) (Прізвище, ім’я, по батькові)}

^{________________________}

^Дата

Запитання до самоконтролю

6.1) В чому полягає принцип дії витратоміра змінного перепаду тиску ?

6.2)  В чому полягає принцип дії ротаційного лічильника газу?

6.3)  В чому полягає принцип дії мембранного лічильника газу?

6.4)  Як проводиться повірка робочого витратоміра за допомогою взірцевого ?

6.5) Чим відрізняється ротаційний лічильник газу від мембранного?

Лабораторна робота № 7

7 Вивчення застосування, будови і принципу дії витратомірів швидкісного напору

Мета заняття: вивчити принцип дії і будову витратоміра швидкісного напору на базі трубки Піто. Провести практичні вимірювання швидкості і об’ємної витрати газу в трубопроводі.

Прилади і обладнання: трубка Піто.

Тривалість: 2 год.

Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимірювання, які застосовуються в роботі

Для визначення швидкості і об’ємної витрати рідин і газів у випадку великого діапазону зміни вимірюваних величин (від одиниць до сотень м/с відповідно до швидкостей і від одиниць до десятків тисяч м³/год) і/або жорстких вимог, до створення гідравлічного опору (газоходи, вентиляційні системи, напірні трубопроводи, факельні лінії) в нафтогазовій промисловості використовують витратоміри швидкісного напору.

Вимірювання витрати ґрунтується на залежності динамічного напору від швидкості потоку вимірюваного середовища.

Згідно рівняння Бернуллі різниця між повним і статичним напором буде:

,

звідси швидкість:

м/с, (7.1)

де p_n– повний тиск в Н/м²;

p_c– статичний тиск в Н/м²;

p_v– динамічний тиск в Н/м²;

v – швидкість руху вимірюваного середовища в м/с;

ρ– густина вимірюваного середовища в кг/м³.

Динамічний напір, а відповідно, і швидкість вимірюють швидкісними трубками в комплекті з диференційним манометром (рис. 7.1). Під час показу на схемі розташованою з ліва відкритою трубкою вимірюють статичний тиск, а правою (відкритою і зігнутою під кутом) – повний тиск [22].

Диференційний манометр, який з’єднує обидві трубки, показує різницю між повним і статичним тиском, тобто динамічний тиск. Якщо під час цього різниця рівнім робочої рідини в дифманометрі h, то динамічний тиск становить:

, (7.2)

де ρ₁ – густина робочої рідини в дифманометрі в кг/м³;

g – прискорення сили тяжіння в м/с².

1 – швидкісна трубка; 2 – диференційний манометр;

3 – трубопровід; 4 – сальник

Рисунок 7. 1 – Схема вимірювання динамічного

тиску

Підставляючи значення p_v з формули (7.1) у формулу (7.2), отримаємо:

. (7.3)

Розглянутий спосіб вимірювання одинарною напірною трубкою був вперше застосований Піто, для вимірювання швидкості води. Подальший розвиток цього способу привів до створення подвійних напірних трубок, в яких трубки для вимірювання повного і статичного тисків з’єднані разом.

Застосовується ряд конструкцій подвійних напірних трубок, пристосованих, як для лабораторних так і для промислових вимірювань витрат рідин та газів.

Зовнішній діаметр напірної трубки повинен бути невеликим, щоб не викликати помітного звуження потоку в місці встановлення трубки. Зазвичай зовнішній діаметр напірної трубки становить не більше 1/10 внутрішнього діаметру трубопроводу. Вимірюваний динамічний тиск зазвичай невеликий, тому під час малих швидкостях потоків застосовуються мікроманометри з похилою трубкою або чашкові мікроманометри.

Напірними трубками повний і статичний тиск вимірюють з деякою похибкою, яка залежить від конструкції напірної трубки. Пояснюється це тим, що практично неможливо сумістити в одній точці отвори для прийому повного і статичного тисків. Крім цього, ці отвори не ідентичні у всіх напірних трубок. Тому в формулу (7.3) вводиться поправочний коефіцієнт ξ, який враховує конструктивні особливості і неточності виготовлення трубок. Коефіцієнт ξ для різних конструкцій трубок визначається дослідним шляхом [23].

У загальному вигляді формула для визначення швидкості буде мати вигляд:

. (7.4)

Для ретельно виконаних трубок коли Re > 700 коефіцієнт ξ близький до одиниці, а коли Re < 700 коефіцієнт ξ зменшується і може значно відрізнятися від одиниці.

З усіх конструкцій швидкісних трубок найбільш поширеними є нормалізовані подвійні трубки з напівсферичним і конічним (гострим) наконечником (рис. 7.2). Для цих трубок коефіцієнт ξ = 1 [22].

1 – вимірювальний циліндр; 2 – тримач;

3 – металічні трубки; 4 – штуцер

Рисунок 7. 2 – Нормалізована подвійна швидкісна трубка Піто з напівсферичним наконечником

Нормальна подвійна трубка складається з вимірювального циліндра 1, який має центральний отвір а для сприймання повного тиску. На вимірювальному циліндрі є два або чотири отвори б для замірів статичного тиску. Один кінець вимірювального циліндру закріплений на тримачі 2 з овальним січенням, який несе два штуцера 4 для приєднання до диференційного манометра. Центральний отвір вимірювального циліндра з’єднується за допомогою наскрізного каналу всередині вимірювального циліндру і металевої трубки 3, розташованої в тримачі, з плюсовим штуцером.

Статичний тиск передається через кільцеву щілину, з’єд-нану з другою металевою трубкою 3, яка знаходиться всередині тримача.

Швидкісна трубка встановлюється в отворі, просвердленому в стінці трубопроводу, і закріплюється або на фланці, або на штуцері із сальниковим ущільненням (рис. 7.3). У всіх випадках бажано забезпечити можливість повздовжнього переміщення трубки. Швидкісні трубки встановлюються на прямих ділянках трубопроводу або після струминовипрямлячів [23].

Для визначення витрати рідини чи газу за допомогою напорометричних трубок використовують два методи.

Перший метод вимірювання витрати за швидкостю потоку в одній точці попереднього перерізу базується на закономірності турбулентної течії в трубах, згідно з якою швидкість потоку в певній точці перерізу труби пропорційна середній швидкості в даному перерізі. Під час визначення витрати даним методом необхідно за допомогою напорометричної трубки виміряти місцеву швидкість в одній точці поперечного перерізу труби і площу даного вимірювального перерізу.

Витрату , , визначають за формулою:

, (7.5)

де – відношення середньої швидкості потоку в даному

перерізі до швидкості потоку в точці вимірювання;

– місцева швидкість потоку, м/с;

– площа поперечного перерізу труби, .

1 – тубопровід; 2 – напорометрична трубка Піто;

3 – диференційний манометр; 4 – з’єднувальні трубки

Рисунок 7. 3 – Встановлення швидкісної трубки Піто в трубопроводі

Місцеву швидкість потоку вимірюють в точках, де вона рівна середній швидкості в даному переізі (в точках середньої швидкості) або на осі труби. Точки середньої швидкості під час розвинутої турбулентної течії вимірюваного середовища розміщені на відстані (0,242 плюс/мінус 0,013)r від внутрішньої поверхні стінки труби, де – внутрішній радіус труби у вимірювальному перерізі. Під час вимірювання швидкості потоку коефіцієнт залежить від гідравлічних характеристик труб і його необхідно визначати експериментально для кожного вимірювального перерізу [24].

Більш точним, незалежним від характеру потоку і форми перерізу трубопроводу, є другий метод з розбивкою перерізу трубопроводу на ряд ділянок з рівними площами і вимірювання швидкості у визначеній точці кожної ділянки. Даний метод використовується для трубопроводів з внутрішнім діа-метром більше 150 мм. Середню швидкість для повного перерізу трубопроводу можна визначити, як середнє арифметичне цих швидкостей:

,

де v₁, v₂, …, v_n – швидкості, виміряні в різних перерізах;

n – число точок вимірювання.

Динамічний тиск, відповідний середній швидкості, дорівнюватиме:

,

де h₁, h₂, …, h_n – динамічний тиск, відповідний швидкостям v₁, v₂, …, v_n.

Середня швидкість потоку визначається за рівнянням:

(7.6)

Перерізи круглих трубопроводів (рис. 7.4) розбивають на n рівновеликих за площею концентричних кілець радіусами, проведеними з центру перерізу.

Радіуси обчислюються за формулами:

;

;

…………………

…………………

,

де r₁, r₂, …, r_n – радіуси кіл, проведених з центру перерізу;

R – внутрішній радіус перерізу труби;

n – число кілець.

Рисунок 7. 4 – Схема розбивки перерізу круглого