Расчетно-графическая работа - Расчет среднего суточного расхода природного газа, измеряемого расходомером с диафрагмой

Подождите немного. Документ загружается.

Методы и приборы для измерения расхода пара, газа и

жидкости

Количество вещества выражается в единицах объема или массы (т.е. в

или килограммах). Количество жидкости с равной степенью точности

может быть измерено и объемным, и массовым методами, количество газа -

только объемным. Для твердых и сыпучих материалов используется понятие

насыпной или объемной массы, которая зависит от гранулометрического

состава сыпучего материала. Для более точных измерений количество

сыпучего материала определяется взвешиванием.

Расходом вещества называется количество вещества, проходящее

через данное сечение трубопровода в единицу времени. Массовый расход

измеряется в кг/с, объемный - в м

/с.

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти

приборы могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они

называются расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяют измерять

расход и количество вещества.

Классификация:

Механические

объемные

ковшовые

барабанного типа

мерники

скоростные

по методу переменного перепада давления

по методу постоянного перепада давления

напорные трубки

ротационные

Электрические

электромагнитные

ультразвуковые

радиоактивные

Метод переменного перепада давления

Является самым распространенным и изученным методом измерения

расхода жидкости, пара и газа.

В измерительной технике сужающими устройствами являются

диафрагмы, сопла и сопла Вентури.

Наиболее часто из них применяются диафрагмы, которые

представляют собой тонкий диск, установленный в трубопроводе так, чтобы

его отверстие было концентрично внутреннему контуру сечения

трубопровода. Сужение потока начинается до диафрагмы. Затем на

некотором расстоянии за ней благодаря действию сил инерции, поток

сужается до минимального значения, а далее постепенно расширяется до

полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и за ней образуются зоны

с вихревым движением.

I - I - сечение потока до

искажения формы.

II - II - сечение в месте

максимального сужения.

- потери давления на

трение и завихрения.

Разность давлений Р

- Р

зависит от расхода среды,

протекающей через

трубопровод.

В случае использования сопла струя, протекающая через него, не

отрывается от его профилированной части и поэтому Р

меньше.

Еще меньше потери Р

в сопле Вентури.

Перепад давления измеряется

дифманометрами. Комплект расходомера

состоит из элементов:

1) сужающее устройство (Д);

2) импульсные трубки (Т);

3) дифманометр (ДМ).

В качестве дифманометров обычно

используются преобразователи разности давлений

типа "Сапфир".

Расходомеры постоянного перепада давления

К ним относятся гидродинамические, поршневые, поплавковые,

ротаметрические расходомеры.

Рис. 3.1.

ДМ

Рис. 3.2.

Н а и б о л е е р а с п р о с т р а н е н н ы м и п р и б о р а м и г р у п п ы р а с х о д о м е р о в п о с т о я н н о г о

перепада давления являются ротаметры (см. рис. 3.3.), которые имеют ряд

преимуществ перед расходометрами переменного перепада давления:

а) потери Р

незначительны и не зависят от расхода;

б) имеют большой диапазон измерения и позволяют измерять малые

расходы.

Принцип действия основан на измерении

положения Н поплавка, вращающегося в

расширяющейся кверху трубке под влиянием

направленной вверх струи.

Q - расход проходящего через трубку газа или

жидкости,

 - угол наклона стенок трубки.

Зависимость Н от Q нелинейна, но в

начальном и среднем участках равномерность

делений шкалы искажается в незначительной

степени.

Отсутствие прямой зависимости между Q

и Н требует индивидуальной градуировки

каждого прибора.

Ротаметрические трубки обычно

изготавливаются из стекла, на которое наносится

шкала. Ротор также может быть изготовлен в

виде шарика или диска.

Расходомеры переменного уровня

Используются для измерения расходов смесей продуктов, содержащих

твердые частицы, пульсирующих потоков, особо активных сред.

Измерения осуществляются при атмосферном давлении. Состоит из

элементов (см. рис. 3.4.): 1 - калиброванный сосуд, 2 - уровнемерное стекло,

3@-@отверстие в днище, 4 - перегородка для успокоения потока.

Расходомеры скоростного напора



Рис. 3.3.

вх

вых

Рис. 3.4.

Измерение расхода основано на

зависимости динамического напора от

скорости потока измеряемой среды.

Дифманометр, соединяющий обе

трубки, показывает динамическое

давление, по которому судят о скорости

потока и, следовательно, о расходе.

Расчет среднего суточного расхода природного газа,

измеряемого расходомером с диафрагмой

Исходные данные:

- избыточное давление

/25 смкгсP



;

- барометрическое давление

/0196,1...750 смкгсстртммP



;

- температура газа t =5°С;

- плотность газа в нормальных условиях ρ =0,740 кг/м³;

- содержание в газе:

азота 2,68 % мольных;

двуокиси углерода 0,37% мольных;

- планиметрическое число при обработке диаграммы расходомера N= 5,72;

Таблица 3.1

Значения перепада давления

P

и диаметра диафрагмы d

№

вар.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P

6300 6350 6215 6390 6350 6215 6390 6400 6358 6465

d 160 155 165 143 160 155 165 150 147 138

№

вар.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

P

6352 6570 6420 6215 6390 6350 6572 6380 6420 6295

d 164 168 172 160 155 165 146 154 156 164

№

вар.

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

P

6380 6420 6295 6420 6357 6397 6570 6420 6215 6390

d 172 160 155 167 148 172 165 150 147 138

Рис. 3.5.

P

– предельный перепад давления,

/ мкгс

;

d – диаметр диафрагмы, мм;

- диаметр трубопровода D = 250 мм;

- относительная площадь m =0,4096;

- материал диафрагмы сталь марки IXI8HIOT;

- материал трубопровода сталь марки IXI8HIOT;

- коэффициент расширения материала:

диафрагмы β =0,0000165;

трубопровода β' =0,0000165.

Определить средний суточный расход газа.

1. Уравнение для расчета суточного расхода газа.

KKKKKNCQ

PTt





2,3

2. Постоянная расходомерного устройства

PdC 

2109,0



коэффициент расхода α =0,6630 при

10Re 

, m =0,4096 и D=250 мм.

С=0,2109*0,6630*150*10

-3

=0,021

3. Планиметрическое число N=5,72 находят в процессе обработки диаграммы

расходомера.

Определяются:

- среднее значение перепада давления

01778,0 NPP



;

∆Р=0,01778*6400*5,72

=3723,01

- абсолютное давление

БH

PPP 

;

Р=1,0196*10

+3723,01=1023323,01

- отношение ΔР/ Р.

3723,01/1023323,01=3,64*10

-3

4.Показатель адиабаты газа

 

 

PT 



23,346257510704,029,1



где Т= t +273,15.

=5195,43

5. Коэффициент расширения

 











35,041,01

6. Коэффициент коррекции расхода Крт



=3,64

7.Коэффициент коррекции расхода Кρ



K

=1,16

8.Комплексные коэффициенты приведения избыточного давления Кр и

температуры Кт

 

392,0831,26993,5

47,156

Nco







;

 

681,156364,091,175

29,226

Nco







=0,99

9. Псевдоприведенные избыточное давление

ип

и температура

Pиип

KPP 

;

=25*10

= Кт·(t+273,15)-273,15.

=2,2185

10. Коэффициент сжимаемости смеси

а) при

1ип

=25 кгс/см² - линейная интерполяция между

5

10

 

1112

111 nn

KK 





где

1211

, KK

- табличные значения коэффициента сжимаемости при

б) при

2ип

=25,5 кгс/см² - линейная интерполяция между

5

10

 

2122

212 nn

KK 





где

2221

, KK

- табличные значения коэффициента сжимаемости при

в) при

ип

=25,1 кгс/см² - линейная интерполяция между значениями

, KK

 

1 иnип

иnип

KK 





11.Коэффициент коррекции расхода



12.Значение

= 0,9996.

Определение коэффициента коррекции расхода на число Рейнольдса

13.Расход Q при

KKKKNCQ

PTt





2,3

14.Коэффициент динамической вязкости газа

 

 

 

 

 



















130

1037,01038,0125,0104,11105173,0

пр

прпр



а) Псевдокритические параметры

ПК

 

 

392,0831,2605993,0168,30

NcoПК

NNP 



;

 

 

681,156364,07591,125,88

NcoПК

NNT 



б) Приведенные давление и температура

ПК

пр

P 

;

ПК

пр

Т 

15. Число Рейнольдса определяется для среднего часового расхода Qср=Q/24









ср

0361,0Re

16. Расчет вспомогательных величин, необходимых для определения

действительного числа Рейнольдса:

а)

25,1

0029,0







;

б)

ВC 



17. Коэффициент коррекции на число Рейнольдса (используется тождество

ВC

ср





)

ср



75,0

















Приложение

Единицы измерения

Единицы измерения длины/толщины/диаметра (Length/Thickness/Diameter)

Единица m ft in cm mm

m, м (метр) 1 3,281 39,37 100 1000

ft (фут) 0,305 1 12 30,48 304,8

in (дюйм) 0,025 1/12 1 2,54 25,4

cm, см (сантиметр) 0,01 0,033 0,394 1 10

mm, мм (миллиметр) 0,001 0,003 0,039 0,1 1

Единицы измерения массы/количества вещества (Mass/Mole)

Единица lb kg g

lb (фунт) 1 0,454 453,592

kg, кг (килограмм) 2,205 1 1000

g, г (грамм) 0,002 0.001 1

lbmole=Mlb; kmole=Mkg; gmole=Mg, где M – молекулярный вес.

Единицы измерения времени (Time)

Единица s min h day

s, sec, с, сек (секунда) 1 0,017 0,0003 0,0001

min, мин (минута) 60 1 0,017 0,001

h, hr, ч (час) 3600 60 1 0,42

day (день) 86400 1440 24 1

Единицы измерения давления (Pressure)

Единица Pa bar psia mm water mm Hg kg/cm

atm

Pa, Па (Паскаль)

1 10

-5

14,510

0,102 7,510

-3

1,0210

-5

0,9910

bar, бар 10

1 14,504 10197,2 750,06 1,02 0,987

psia (фунтсила/

дюйм

абсолютн.)

6894,76 0,069 1 703,07 51,715 0,07 0,068

mm water, мм

водяного столба

9,81

9,810

1,410

-3

1 0,074 10

-4

9,6810

mmHg, мм

ртутного столба

133,32 0,0013 0,019 13,595 1 1,3610

-3

1,3210

atm, атм 101325 1,013 14,696 10332 760 1,033 1

kg/cm

, кгс/см

(кгсила/см

)

9,810

0,981 14,223 10

735,56 1 0,968

Дюйм водяного столба, in water in water=25,4 mm water;

Фунтсила/дюйм

избыточный, psig psig=psia-14,696;

Калиброванный кгсила/см

, kg/cm

G kg/cm

G=kg/cm

-1,033;

Торричелли, торр, torr mm Hg;

Единицы измерения температуры (Temperature)

Единица K C F R

K, (Кельвин) 1 K-273,15 K9/5-459,67 K9/5

C, (Цельсий) C+273,15 1 C9/5+32 (C+273,15) 9/5

F, (Фаренгейт) F5/9+255,372 (F-32)5/9 1 F+459,67

R, (Ренкин) R5/9 R5/9-273,15 R-459,67 1

Единицы измерения энергии/работы (Enthalpy/Work)

Единица Btu cal hphr J kWhr

Btu, БТЕ (Британская

единица теплоты)

1 252,16 0,3910

-3

1055,06 0,293

cal, кал (калория) 3,9710

-3

1 1,5610

-6

4,184 1,1610

-6

hphr 2544,5 6,4210

1 2,6810

0,746

J, Дж (Джоуль) 9,4810

-4

0,239 3,7210

-7

1 2,7810

-7

kWhr, Втч (Ватт в час) 3412,1 8,610

1,341 3,610

Единицы измерения объема жидкости/пара (Liquid Volume/Vapor Volume)

Единица ft

gal bbl m

lmp gal

1 7,481 0,178 0,028 6,233

gal (галлон) 0,134 1 0,024 3,7910

-3

0,833

bbl (баррель) 5,615 42,008 1 0,159 34,997

35,315 264,2 6,289 1 220,108

lmp gal (Брит. галлон) 0,16 1,2 0,029 0,005 1

liter, л, liter=10

-3

; cc, см

, cc=10

-6

Единицы измерения плотности жидкости (Liquid Density)

Единица lb/ft

lb/gal lb/bbl kg/m

lb/lmp gal

lb/ft

1 0,134 5,615 16,018 0,16

lb/gal 7,481 1 42,008 119,84 1,2

lb/bbl 0,178 0,024 1 2,853 0,029

kg/m

0,062 0,008 0,351 1 0,01

lb/lmp gal 6,233 0,833 34,997 99,839 1

kg/liter= g/cc=10

-3

kg/m

; g/liter= kg/m

Единицы измерения удельной энтальпии (Specific Heat/SpecificEnthalpy)

Единица Btu/lb J/kg kcal/kg

Btu/lb 1 2326,01 0,556

J/kg 4,310

-4

1 2,3910

-4

kcal/kg 1,799 4184,91 1

kJ/kg=10

J/kg; kcal/g=10

kcal/kg;

Btu/lbmol=(1/M)Btu/lb; J/kmol=(1/M)J/kg; kJ/kmol=(1/M)kJ/kg; kcal/mol=(1/M)kcal/g; kcal/kmol=(1/M)kcal/kg,

где M – молекулярный вес.

Единицы измерения удельной теплоемкости (Heat Capacity)

Единица Btu/lbF J/kgK

Btu/lbF 1 4186,82

J/kgK 2,3910

-4

kcal/kgC= Btu/lbF; kJ/kgK=10

J/kgK; kcal/gC=10

kcal/kgC;

Btu/lbmolF=(1/M)Btu/lbF; J/kmol K=(1/M)J/kgK; kJ/kmolK=(1/M)kJ/kgK;

kcal/molC=(1/M)kcal/gC; kcal/kmolC=(1/M)kcal/kgC, где M – молекулярный вес.

Единицы измерения скорости (Velocity)

Единица m/sec ft/sec

m/sec 1 3,281

ft/sec 0,305 1

cm/sec=0,01 m/sec; m/sec =60 m/min; ft/sec =60 ft/min.

Единицы измерения объемного расхода жидкости/пара/нефти

(Liquid Vol. Rate/Vapor Vol. Rate/Crude Flow Rate)

Единица ft

/hr gph bbl/hr m

/hr cc/sec BPSD lmp gph

/hr 1 7,481 0,178 0,028 7,866 - 6,233

gph (галлон/ч) 0,134 1 0,024 0,004 1,051 - 0,833

bbl /hr (баррель/ч) 5,615 42,008 1 0,159 44,166 - 34,997

/hr 35,315 264,2 6,289 1 277,78 150,95 220,11

cc/sec (см

/сек) 0,127 0,951 0,023 0,004 1 - 0,792

BPSD - - - 0,007 - 1 -

lmp gph (Брит. гал./ч) 0,16 1,2 0,029 0,005 1,262 - 1

liter/hr=1/60 liter/min =24 liter/day=10

-3

/hr;

gal/day (галлон/день), gph=24 gpd; gal/min (галлон/минута), gpm=60 gph;

lmp gal/day (Брит. галлон/день), lmp gph=24 lmp gpd;

lmp gal/min (Брит. галлон/минута), lmp gpm=60 lmp gph.

Единицы измерения коэффициента теплоотдачи (Heat Transfer Coefficient)

Единица Btu/hrft

F W/m

K kcal/hm

C

Btu/hrft

F 1 5,678 4,886

W/m

K 0,176 1 0,86

kcal/hm

C 0,205 1,162 1

kW/m

K=10

W/m

K; cal/hm

C=10

-3

kcal/hm

C.

Единицы измерения теплопроводности (Thermal Conductivity)

Единица Btu/hrftF W/mK lbf/secF lbmft/sec

F kcal/hm C

Btu/hrftF 1 1,731 0,216 6,955 1,489

W/mK 0,578 1 0,125 4,018 0,86

lbf/secF 4,626 8,007 1 32,173 6,889

lbmft/sec

F 0,144 0,249 0,031 1 0,214

kcal/hmC 0,6715 1,162 0,145 4,67 1

cal/seccmC=359,99 kcal/hmC=359,99 cal/hmmC.

Единицы измерения вязкости (Viscosity)

Единица Pasec lbm/ftsec lbfsec/ft

lbm/fthr

Pasec 1 0,672 0,021 2419,1

lbm/ftsec 1,488 1 0,031 3599,99

lbfsec/ft

47,879 32,173 1 115823,5

lbm/fthr 4,1310

-4

2,7810

-4

8,6310

-6

cP (санти Пуаз), cP=10

-3

Pasec;

Nsec/m

(Ньютонсек/м

), Nsec/m

= kg/msec=Pasec; g/msec=0,1 Pasec.

Единицы измерения поверхностного натяжения (Surface Tension)

Единица N/m lbf/ft

N/m 1 0,069

lbf/ft (фунтсила/фут) 14,594 1

dyne/cm, дина/см, dyne/cm=10

-3

N/m; J/m

=N/m.