ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСХОДОМЕТРИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ. ПЕРЕСЧЕТ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
МИ 1420-86
Моек** ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
19 8 7
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом расходометрии (ВНИИР)
ИСПОЛНИТЕЛИ
Р. Н. Каратаев, канд. техн. наук (руководитель темы); Ф. Е. Мазо, Т. В. Сан* рмдова, канд. фиэ.-мат. наук
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом «Электростандарт»
ИСПОЛНИТЕЛИ
Н. А. Пулина, канд. «им. наук, В, Б. Лысов
РАЗРАБОТАНЫ Арзамасским опытно-конструкторским бюро Арзамасского приборостроительного производственного объединения (АОКБ АППО)
ИСПОЛНИТЕЛИ
А. Д. Бухоноа, В. П. Жулин ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ ВНИИР
Начальник отдела П. А. Гаршин
УТВЕРЖДЕНЫ ВНИИР 28 апреля 1986 г. протокол № 5
УДИ 681.121.ft4
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ГСИ.РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ. ПЕРЕСЧЕТ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
МИ 1420—86
Взамен РДМУ 44—7J Срок введения установлен с 01.01.17
Настоящие методические указания распространяются на расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры) и устанавливают единый метод пересчета градуировочных характеристик с градуировочной среды (жидкость, газ) на рабочие.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Термины, применяемые в методических указаниях, и их определения приведены в справочном приложении 1.
1.2. Основные теоретические положения метода приведены в обязательном приложении 2.
1.3. Пересчет градуировочных характеристик с градуировочной среды следует производить для каждого оцифрованного деления шкалы, указанного в эксплуатационной документации (далее ЭД).
2. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ПЕРЕСЧЕТА
2.1. Принцип метода пересчета градуировочных характеристик заключается во введении в расчетную формулу определения расхода промышленных жидкостей и газов коэффициентов (или зависимостей), учитывающих изменение физических свойств измеряемой среды и конструктивные особенности ротаметров.
2.2. Пересчет градуировочных характеристик следует производить на основе данных о физических свойствах рабочих сред (плотности, вязкости) при условиях измерения расхода и сведениях, приведенных в паспорте на ротаметр:
градуировочной характеристики по градуировочной среде для конкретного ротаметра;
физических свойств градуировочной среды при условиях градуировки;
массы поплавка; температуры, давления;
© Издательство стандартов, 1987
1
коэффициентов сопротивления поплавка С* для данного типоразмера в зависимости от безразмерных критериев подобия Пг и Л3;
безразмерного критерия подобия Пз-
3. ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ ПЕРЕСЧЕТА
3.1. При подготовке к проведению пересчета градуировочных характеристик с градуировочной среды на рабочие должны быть определены:
значения безразмерной величины П3;
значения логарифмов безразмерных критериев подобия для градуировочной среды lg (П2) i и рабочей lg (Па) а;
значения коэффициентов сопротивления поплавка, соответствующих градуировочным точкам шкалы для градуировочной среды Сх, и рабочей Сх,-
3.2. Значение безразмерного критерия подобия lg (Пг)| для градуировочной среды следует вычислить по формуле
№). = !е [——77-тт]* (1)
L gm ?i (I—Pi/p)J
где pi — динамическая вязкость градуировочной среды при условиях градуировки, Па-с; р, — плотность градуировочной среды при условиях градуировки, кг/м1; т — масса поплавка, кг; р — средняя плотность поплавка, кг/м1; g — ускорение свободного падения, м/с2 или
'g (Пг),=18 [— -7?1 1, (2)
I gm (1—?i/p) J
где vi — кинематическая вязкость градуировочной среды, м2/с.
3.3. Значение безразмерного критерия подобия для рабочей среды lg (Па) 2 следует вычислить по формуле
lg№)t=lg[-— 1, (3)
?2/р) J
где Ц2 — динамическая вязкость рабочей среды при условиях эксплуатации, Па-с; р2 — плотность рабочей среды при условиях эксплуатации, кг/м1; или
ig№b-ig , 1, н)
L gm(\— р2/р) J
где vj — кинематическая вязкость рабочей среды, м5/с.
3.4. Значение безразмерного критерия подобия Пз следует находить из таблиц, приведенных в паспорте на ротаметр.
Примеры определения Пз приведены в справочном приложении 3.
3.5. Значения коэффициентов сопротивления поплавка для градуировочной среды С.,-, и для рабочей среды С.,-, следует находить из пересчетных таблиц, приведенных в ЭД на ротаметр. Входными параметрами в них служат безразмерные критерии подобия lg П2 и П3.
Примеры определения Сх приведены в справочном приложении 4.
4. ПРОВЕДЕНИЕ ПЕРЕСЧЕТА
4.1. Пересчет градуировочных характеристик с градуировочной среды на рабочие следует производить по формуле
q2=q. v (5)
где Q2 — расход рабочей среды; Qi — расход градуировочной среды.
4.2. Для газовых ротаметров формула пересчета имеет вид
Q_.= Q. l/—L. (6)
* Cx,t2
4.3. Объемный расход газа, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле
Q»,=Q.„ л/~~РрТт' (7)
г с-.г. pH. r'l/J
где Pi, Pi — абсолютное давление градуировочного и рабочего газа соответственно, Па; Ти Тг — температура градуировочного и рабочего газа соответственно, К; «н»—означает приведение к нормальным условиям по ГОСТ 2939-63.
Примеры проведения пересчета приведены в справочном приложении 5.
4.4. Погрешность результата определения расхода рабочей среды методом, пересчета следует вычислять по формуле
°О,=0,5 8P,-(-Sx, (8)
где бр, , бт — погрешности результатов измерений р2 и таблиц пересчета (значения бт приводятся в паспорте на ротаметр в таблицах пересчета).
5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПЕРЕСЧЕТА
5.1. Результаты пересчета значений расхода с градуировочной среды на рабочую следует представить в виде таблицы (справочное приложение 6) или в графическом виде. Указываются значения динамической (кинематической) вязкости и плотности рабочей среды, температура и давление (при необходимости). 1
ПРИЛОЖЕНИЕ / Справочное
|
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ |
|
Термины |
Определения |
|
Ротаыетр |
По ГОСТ 15528-70 |
|
Градуировочная харак- |
По ГОСТ 16263-70 |
|
теристнха
Градуировочная среда |
|
|
Среда, на которой проведена градуировка ротаметра заводом-изготовителем |
|
Рабочая среда |
Среда, на которую производится пересчет значений расхода градуировочной характеристики для каждой оцифрованной отметки шкалы |
|
Коэффициент сопротив- |
Величина, учитывающая влияние физических |
|
леиия поплавка |
свойств газов или жидкостей и конструктивные особенности ротаметров (ротаметрнческнх пар) |
|
Безразмерный критерий |
Отношение зазора проходного сечения между |
|
подобия |
поплавком и стенкой измерительной трубки к ди- |
|
_ 2 It tg а Л5- / . |
аметру поплавка |
|
Безразмерный критерий |
Величина, устанавливающая подобие сил тре- |
|
подобия |
НИИ и силы тяжести |
|
н.,_
р/ (I —Pi/?) |
|
|
Обобщенная характерно- |
Статистически средняя градуировочная харак- |
|
тнка |
теристнка, полученная для ротаметра данного типа и выражающая зависимость безразмерного критерия подобия П3 от расхода градуировочной среды |
|
4
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ПЕРЕСЧЕТА
1. Измерение расхода жидкостей и газов ротаметрами лронзэоднтся при наличии градуировочной характеристики. К каждому ротаметру прилагается градуировочная характеристика для градуировочной среды, которая определяется экспериментально при условиях градуировки.
В настоящих методических указаниях для расходомеров постоянного перепада давления различных типов используется общий метод пересчета, учитывающий изменение физических свойств измеряемых сред (вязкость, плотность) и характерные геометрические размеры ротаметров.
2. Промышленностью выпускается более 150 типоразмеров ротаметров, различающихся конструкцией ротаметрических пар. Наиболее распространенными являются ротаметры с ротаметрической парой классического типа, состоящей из конической трубки и помешенного в нее поплавка (ротаметры PM, PC, ротаметры наркозных аппаратов). В свою очередь измерительные трубки могут различаться по форме, например, иметь плоские ребра (ротаметры PM-ГС) и др.
Рассмотрим основные уравнения для ротаметров классического типа (рис. 1).
Рис. I. Ротаметрическая пара классического типа:
/ — конус, 2 — поила шок
Запишем уравнение равновесия поплавка в потоке жидкости
(9)
где G — сила тяжести поплавка в среде, кг; С* — коэффициент сопротивления поплавка; р< — плотность жидкости, кг/м3; V — средняя скорость потока в наиболее узкой части ротаметрической пары, м/с; SH — площадь миделя поплавка, м*
Подставляя значения средней скорости потока и площади миделя поплавка в уравнение (9), получаем формулу для определения объемного расхода жидкости
0_dh\ga+h4g'a . / 8*G
d У Сх pi '
где А — высота подъема поплавка, м; о — угол уклона конуса, градус; d — диаметр поплавка, м.
После преобразований и представления (10) о безразмерных величинах, получим критериальное уравнение
<2*4,1'а°,5-уГ—,1з(2+Нз) • 00
Q
где П]=г ---—величина, аналогичная числу Рейнольдса; v—кинематическая
d v
вязкость, м3/с;
тт РЛ* РЛ3
=-—-—— величина, характерная для расходомеров постоянно-
G бщ\—р//р)
го перепада давления н устанавливающая подобие сил трения и тяжести;
_ Dr 2 A tg а
Ujss-—=- величина, устанавливающая подобие отношений гид-
d а
равлнческого диаметра Dr к диаметру поплавка.
Для градуировочной и рабочей сред имеем формулы
dh lga+A3 tg»g i/"8л gm (1—p>i/p)
Vl d V CXx?l.
„ dAtga-fh3ig3a, f Ы gm (1—p^/p)Qj=---у -
Из (12) и (13) получаем соотношение
Так как плотность поплавка р значительно больше плотности газа, то для газовых ротаметров формула (14) примет вид
Расход газа, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле
(16)
Формула (14) верна для всех типов ротаметров. Конструктивные отличия сказываются только при записи формулы расхода и критериального уравнения. Например, для ротаметров типа РЛА-ГС, имеющих плоские ребра d измерительной трубке (рис. 2).
3=~ у ’ { 7"(°—1<*+2A(gu) (D+d+2Atga)—
-0,75 (0+2Л tge)> агссоз^|-^-^ )+ (17)
+1,5 (0+2 ft tg 3) V ft (tg a-tg P) (O+A ig a+A tg p) j. c*=— nrJ,lr‘ {7- Ob+Ki) (2+/C,+ll3)-(l-*,+H,)=X
Xarccos^'^^^* j+(l+ftt+n3)OX (18)
X V Н3(1-/О[1+/С,+П3(1+/0) j'.
где p — угол уклона вписанного конуса; D — наименьший диаметр измерительной трубки;
.. D-d
Л1=—-——отношение мниимальнон величины кольцевого зазора проходного a
сечения к диаметру понлаика;
(g р
К—* ^ ^ — отношение тангенсов уклона вписанного и описанного конусов.
7
Формулы расхода (10), (17) и критериальные уравнения (11), (18) используются только при составлении пересчетных таблиц для определения коэффициента сопротивления поплавка Сж по безразмерным критериям lg ГЬ и П3.
Для вычисления определяют Сх% и Сх<; по градуировочной характеристике определяют Qt и по основной псрссчстной формуле вычисляют расход.
Примечание. Расход Q* можно было бы определять, подставляя в формулу расхода (например (10)), однако, анализ показывает, что технологические допуски меньше сказываются на отношении Сх\ С v> , чем на величинах CXi и Сх%. вследствие чего пересчет по формулам (14) или (15) оказывается точнее расчета по формуле (10).
3. Часто на практике возникает необходимость пересчета расхода одного газа при различных физических условиях (давление, температура). В этом случае удобно использовать лсресчетную формулу
Фц-Лгаз*'А|Г):нгФи. (1^)
Аг«аа — составляющая пересчстного коэффициента, учитывающая физические свойства газа;
/Сари* — коэффициент приведения, учитывающий физические условия измерения.
Коэффициенты Кг*яп, КПрм.. вычисляются последующим формулам:
л' —Л/
V C^Lк -a/I£1
Кп""’~ V тгр„ •
Действительный объемный расход рабочего газа, прошедшего через ротаметр, выражается формулой
-<?1- (22)
Априв
Массовый расход рабочего газа Q определяется по формуле
Q*it=pH* (23)
4. Погрешность результата определения расхода рабочего /аза методом пересчета вычисляют по формуле
=0.5 (24)
где 6f> , в, — погрешности результатов измерений р, и таблиц пересчета.
8
1
