Минимальная длина прямолинейных участков измерительного трубопровода

7.2.1 При входе в СУ поток должен быть стабилизированным. Поток считается стабилизированным, если длина прямолинейных участков ИТ соответствует требованиям раздела 6 соответствующей типу СУ части комплекса стандартов - ГОСТ 8.586.2, ГОСТ 8.586.3 или ГОСТ 8.586.4.

Длина прямолинейного участка после МС неопределенного типа может быть сокращена, если выполняются следующие условия:

- угол закрутки потока - менее 2° во всех точках поперечного сечения трубопровода;

- в каждой точке поперечного сечения ИТ, расположенного до СУ на длине 2 D отношение местной осевой скорости потока к его максимальной осевой скорости в данном сечении отличается не более чем на ± 5 % от такого же отношения для стабилизированного турбулентного потока.

Измерение указанных величин проводят в соответствии с аттестованной методикой выполнения измерений.

7.2.2 Установка УПП или струевыпрямителя до СУ в регламентированном месте между МС и СУ позволяет использовать более короткие прямолинейные участки ИТ.

Описание конструкции ряда типов УПП и струевыпрямителей приведено в приложении Е. К эксплуатации допускаются УПП или струевыпрямители, которые прошли испытания в соответствии с приложением Ж. Устройства, прошедшие испытания с каким-либо конкретным типом СУ, указаны в относящейся к ним части комплекса стандартов.

Приложение А
(справочное)
Теоретические основы метода измерений

В настоящем приложении рассматривают течение реальной несжимаемой жидкости через диафрагму, схем которого приведена на рисунке А.1.

Далее по тексту для обозначения величин, относящихся к сечениям 0, 1 и 2 (см. рисунок А.1), применяя индексы, соответствующие номеру сечения.

Рисунок А.1 - Схема течения несжимаемой жидкости через диафрагму

Записывают уравнение Бернулли для потока реальной несжимаемой жидкости для сечений 1 и 2 (см. рису нок А.1):

A.1)

где Ф1, Ф2 - коэффициенты Кориолиса, равные отношению действительной кинетической энергии потока к его средней кинетической энергии, рассчитываемые по формуле

ψ ₁, ψ ₂ - доли скоростного напора до и после СУ, учитывающие разность значений измеренного давления от давления в сечениях 1 и 2;

ξ - коэффициент сопротивления;

F - площадь поперечного сечения.

С помощью уравнения неразрывности

значения скорости потока , и через скорость в отверстии диафрагмы площадью сечения F _o рассчитывают по формулам:

(A.2)

(A.3)

где β ² - относительная площадь отверстия диафрагмы, рассчитываемая по формуле

β ² = F ₀ F ₁ (A.4)

μ - коэффициент сужения потока, рассчитываемый по формуле

μ = F ₂/ F ₁ (A.5)

Подставляют и , выраженные через скорость , в уравнение (А.1). Решение этого уравнения относительно скорости дает следующую зависимость для расчета массового расхода среды:

(A.6)

Умножают и делят правую часть уравнения на коэффициент скорости входа , тогда получим следующее уравнение:

(A.7)

где

(A.8)

Существующие теоретические методы расчета коэффициента истечения, как правило, не обеспечивают достаточную для практики точность. Поэтому значения коэффициентов истечения, стандартизованные в отечественных и зарубежных нормативных документах, являются результатом обработки высокоточных многочисленных экспериментальных исследований.

При выводе уравнения (А.7) было сделано допущение, что плотность среды при ее течении через СУ не изменяется. Это допущение справедливо для несжимаемых сред. Для газов такое допущение может привести к значительной неопределенности результатов измерений.

Процесс истечения газа через СУ можно считать адиабатическим (отвод или подвод тепла отсутствует). В этом случае состояние газа изменяется по адиабате:

(A.9)

Записывают уравнение сохранения энергии в дифференциальной форме:

(A.10)

где L _tp - удельная работа, затраченная на преодоление сил трения;

h - высота положения рассматриваемых сечений над горизонтальной плоскостью, относительно которой рассматривается его положение.

После интегрирования уравнение (А. 10) примет вид:

(A.11)

Интеграл в уравнении (А.11) с учетом (А.9) рассчитывают по формуле

Принимают L _тр = 0, h ₁ = h ₂ и учитывают уравнения неразрывности:

(A.12)

(A.13)

где μ _г - коэффициент сужения потока для газа.

Тогда получают следующее уравнение для расчета массового расхода газа:

(A.14)

Умножают и делят правую часть уравнения (А. 14) на коэффициент истечения, тогда окончательно получают следующее уравнение:

(A.15)

Где

(A.16)

Для сопел можно допустить, что Ф₁ = Ф₂ = μ = μ _Г = 1 и ψ ₁ = ψ ₂ = ξ = 0. При этом уравнение (А.16) примет следующий вид:

(A.17)

Уравнение (А. 16) применимо и для других типов СУ, но расчеты по нему возможны только при наличии информации о параметрах потока: Ф₁, Ф₂, μ, μ _г, ψ ₁, ψ ₂, ξ Вычисление данных величин для диафрагм является сложным, что делает уравнение (А.16) не приемлемым для практического использования. Поэтому для диафрагм значения коэффициента расширения, приведенные в отечественных и зарубежных нормативных документах, являются результатом экспериментальных исследований.

Приложение Б
(рекомендуемое)
Рекомендации по выбору типа сужающего устройства

Б.1 При выборе типа СУ необходимо учитывать их качественные характеристики, приведенные в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Качественные характеристики СУ

Б.2 На основании данных таблицы Б.1 для измерения расхода и количества среды в ИТ внутренним диаметром свыше 100 мм предпочтительно применение диафрагм. Сопла ИСА 1932 рекомендуется применять, если определяющим критерием выбора типа СУ является стабильность характеристик при длительной эксплуатации. Сопла ИСА 1932 могут обеспечивать наибольшую точность измерений относительно диафрагм в трубопроводах с небольшим внутренним диаметром. Сопла Вентури рекомендуется применять, если требуется обеспечение надежности работы расходомера и низких потерь давления в измерительных системах. Трубы Вентури рекомендуется применять для измерения расхода загрязненных потоков, а также, если наряду с надежностью и низкой потерей давления, требуются короткие прямолинейные участки ИТ до и после СУ.

Б.3 При выборе способа отбора давления на диафрагмах следует учитывать следующие положения.

a) Достоинством углового способа отбора давления являются удобство монтажа диафрагмы, а также возможность применения кольцевых камер усреднения, обеспечивающих усреднение давления, что позволяет в некоторых случаях снизить требование к эксцентриситету установки диафрагмы, уменьшить влияние МС на показание расходомера. Недостатками данного способа отбора являются зависимость измеряемого перепада давления от диаметра отверстий (или ширины щели) для отбора давления и большая, относительно других способов отбора давления, вероятность загрязнения отверстий.

б) Достоинством фланцевого и трехрадиусного способов отбора давления является меньшая степень засорения отверстий. Имеются данные, указывающие на некоторое снижение влияния шероховатости стенок трубопровода на коэффициент истечения диафрагм с фланцевым и трехрадиусным способами отбора давления. Недостатком трехрадиусного и фланцевого способов отбора является то, что без применения дополнительных специальных конструкций (см. рисунок 1) статическое давление до и после диафрагмы измеряется без их осреднения по периметру трубопровода. Кроме того, для трехрадиусного способа отбора требуется сверление стенки трубопровода.

Приложение В
(справочное)
Основные принципы решения уравнения расхода