Определение градуировочной характеристики парциального расходомера расчетным путем Текст научной статьи по специальности «Физика»

 1

по разработанным эмпирическим формулам не противоречит общепринятой методике оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом [1]. Расчетные значения концентрации, указывают на содержание оксида углерода в воздушном пространстве над придорожной территорией в концентрациях, не превышающих предельно допустимый уровень для этого вещества. При этом газозащитная эффективность мероприятий, применяемых во втором случае расчета, определяемая величиной снижения концентрации оксида углерода на заветренной стороне экранирования, составляет около 40 %.

10 20 30 40 50 60

Расстояние до дороги, м

Рис. 3. Сопоставление результатов расчета приведенной концентрации оксида углерода на высоте 1,5 м по методике [1] с результатами расчета по эмпирическим формулам исследовательской работы. Расчетные кривые по эмпирическим формулам: 1 - без экранирования дороги, 2 - при одностороннем экранировании дороги

На основании рис. 3 можно утверждать, что расчет концентрации оксида углерода, произведенный

Учёт водоподачи на трубопроводах большого диаметра (В > 300 мм) требует достаточно больших затрат, связанных со стоимостью расходомера. Реальные возможности снизить затраты - это использовать парциальный метод измерения расхода. Основной смысл этого метода состоит в том, чтобы с помощью небольшого расходомера или счетчика количества контролировать поток в трубопроводе большого диаметра.

Простота конструкции и дешевизна делают парциальные расходомеры весьма перспективным методом измерения расхода и стока. Однако их применение осложняется тем, что требуется установление связи между расходом в основном Q и обводном д трубопроводе, т.е. установление градуировочной характеристики. Обычно эта связь устанавливается экспериментально и требует специального достаточно дорогостоящего оборудования. В этой статье рассматривается метод построения градуировочной характеристики расчетным путем.

Литература

1. Рекомендации по учету требований по защите окружающей среды при проектировании автодорог и мостовых переходов. М., 1995.

2006 г.

Рассмотрим типичную схему парциального расходомера с сужающим устройством на основном трубопроводе в виде диафрагмы (на рис. 1 диафрагма показана пунктиром).

ройством на основном трубопроводе

Воронежская государственная лесотехническая академия 12 декабря

УДК 625.24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРЦИАЛЬНОГО РАСХОДОМЕРА РАСЧЁТНЫМ ПУТЕМ

© 2007 г. А.В. Кречко

Составляя уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 для основного и обводного (парциального) потоков, можно получить

АР о = р о &йпот.о; п =р п пот.п ,

где Дро - потери давления в основном потоке; Дрп -потери давления в парциальном потоке (ответвлении); ро - плотность текучей среды в основном потоке; рп -плотность текучей среды в парциальном потоке; йпот.о -потери напора в основном потоке при его движении от сечения 1-1 до сечения 2-2; ^пот.п - потери напора в парциальном потоке (ответвлении) при его движении от сечения 1-1 до сечения 2-2.

Потери напора в основном и парциальном потоках складываются из потерь по длине и местных потерь. Учитывая структуру потерь в обоих потоках, имеем

L V

АРo =Р оg(Я о — + S д

l Х>2

АР п =Р п п d + ^ п )Т- , d 2g

(1)

(2)

где Хо и - коэффициенты гидравлического трения соответственно основного и парциального потоков;

- коэффициент сопротивления диафрагмы; -сумма коэффициентов местных сопротивлений в парциальном потоке.

Учитывая, что Дро = Дрп и ро = рп , получим

(Я о £ д ) ^ = п Ld + Х5 п ) ^ .

(3)

Арп, Па

Выражая среднюю скорость через расход, выражение (3) можно переписать следующим образом:

(Я о Ьд) Ь

2 = (Я п d + п) £, d d4

откуда получаем

k п =

Q о

D1 d2

(Яп d + п) d

(Я о D +S д )

(4)

где кп - коэффициент парциальности; Qo - объемный расход в основном трубопроводе; q - объемный расход в обводном трубопроводе.

Расход в трубопроводе до (или после) разветвления Q будет равен: Q = Qо + q, или, учитывая (4),

Q = q( k п +1) = q

(Я п d + ^ п ) d

+1

(Я о — +\д )

(5)

800

600

400

686

/

440

248

111

28

Рис. 2. График зависимости потерь давления в парциальном потоке от проходящего расхода

Построить график Q = f (q) непосредственно по

формуле (5) не представляется возможным, из-за сложной связи коэффициентов гидравлического трения от расходов. Поэтому для построения данного графика воспользуемся графоаналитическим методом, который будет состоять в следующем.

Задаваясь определенными значениями q, последовательно определяем и, Яеп, V Затем по формуле (2) определяем потери напора в обводном потоке Дрп и строим график Ар п = f (q) . Далее, задаваясь определенными значениями Qo, определяем Vo, Reo, Xo и по формуле (1) вычисляем потери напора в основном потоке Дро. По графику Ар п = f (q) при известных значениях Дро = Дрп определяем q. Таким образом, устанавливается связь между Qo и q и строится гра-дуировочная характеристика Q = f (q) .

Для иллюстрации предложенного метода выполнены расчеты применительно к конкретному парциальному расходомеру (см. рис. 1) со следующими исходными данными: D = 0,5 м; d = 0,1 м; L ~ l = 1 м; р = 1000 кг/м3; коэффициент кинематической вязкости воды v = 1-10-6м2/с; эквивалентная шероховатость Д = 0,07 мм; коэффициент сопротивления диафрагмы при (D/D)2 = 0,9 равен = 0,185 [1]; местные сопротивления в обводной ветке состоят из двух плавных поворотов (^пов= 0,2 [1]) и счетчика ¿ч= 1,0 [2]) -

- Х^п = 2^Пов + ^сч = 2-0,2 + 1,0 =

= 1,4.

Результаты вычислений по вышеописанной методике представлены в табл. 1 и 2 и рис. 2 и 3.

q, л/c

Таблица 1

Гидравлический расчет параметров парциального потока

Параметр Расчетная формула Результат расчета

q, л/с принимаем 1 2 4 6 8

5Л, м2 л^2/4 0,00785

и, м/с q/Sп 0,127 0,255 0,510 0,760 1,020

Яеп (ис1/у) 12700 25500 51000 76000 102000

^п * п = 0-11(6>^е „ + % )0,25 0,030 0,0265 0,0234 0,0220 0,0210

Дрп , Па (4) 14 54 212 468 838

По данным табл. 1 строим график Дрп = (см. рис. 2).

Гидравлический расчет параметров основного потока Таблица 2

Параметр Расчетная формула Результат расчета

Яо, л/с принимаем 100 200 300 400 500

й, м2 лО2/4 0,19625

Ус, м/с 0,51 1,02 1,53 2,04 2,55

Яес10+3 (УсО/у) 255 510 765 1020 1275

* с = 0,11(%ес + ДО )0,25 0,0156 0,0141 0,0135 0,0132 0,0130

Дрс, Па (3) 28 111 248 440 686

q, л/с из графика на рис. 2 1,5 2,9 4,3 5,8 7,2

Я, л/с Я = Qo+q 102 203 304 406 507

Q, л/c

Рис. 3. Градуировочная характеристика парциального расходомера

т-т ^ о Литература

По данным последних двух строк табл. 2 строим

градуировочную характеристику парциального расхо- 1. Справочник по гидравлическим расчетам / Под редакцией

домера (рис. 3). П.Г. Киселева. М., 1972.

2. СНИП 2.04.01 - 85 (2000) Внутренний водопровод и

канализация.

Шахтинский институт (филиал)

Южно-Российского государственного технического университета

(Новочеркасского политехнического института) 18 июня 2007 г.