Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

18 страниц

258.00 ₽

Купить МИ 1420-86 — официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Методические указания распространяются на расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры) и устанавливают единый метод пересчета градуировочных характеристик с градуировочной среды (жидкость, газ) на рабочие.

  Скачать PDF

Оглавление

1 Общие положения

2 Принцип и условия пересчета

3 Подготовка к проведению пересчета

4 Проведение пересчета

5 Оформление результатов пересчета

Приложение 1 (справочное). Термины и определения

Приложение 2 (обязательное). Основные теоретические положения метода пересчета

Приложение 3 (справочное). Определение безразмерного критерия подобия

Приложение 4 (справочное). Определение коэффициента сопротивления поплавка

Приложение 5 (справочное). Примеры пересчета градуировочной характеристики ротаметра

Приложение 6 (справочное). Результаты пересчета градуировочной характеристики

Показать даты введения Admin

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

Москва

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

1987

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом расходометрии (ВНИИР)

ИСПОЛНИТЕЛИ

Р.Н. Каратаев, канд. техн. наук (руководитель темы); Ф.Е. Мазо, Т.В. Свиридова, канд. физ.-мат. наук

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом «Электростандарт»

ИСПОЛНИТЕЛИ

Н.А. Пулина, канд. хим. наук, В.Б. Лысов

РАЗРАБОТАНЫ Арзамасским опытно-конструкторским бюро Арзамасского приборостроительного производственного объединения (АОКБ АППО)

ИСПОЛНИТЕЛИ

А.Д. Бухонов, В.П. Жулин

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ ВНИИР

Начальник отдела П.А. Гаршин

УТВЕРЖДЕНЫ ВНИИР 28 апреля 1986 г. протокол № 5

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 2

2. Принцип и условия пересчета. 2

3. Подготовка к проведению пересчета. 3

4. Проведение пересчета. 3

5. Оформление результатов пересчета. 4

Приложение 1 Справочное. Термины и определения. 4

Приложение 2 Обязательное. Основные теоретические положения метода пересчета. 5

Приложение 3 Справочное. Определение безразмерного критерия подобия. 8

Приложение 4 Справочное. Определение коэффициента сопротивления поплавка. 10

Приложение 5 Справочное. Примеры пересчета градуировочной характеристики ротаметра. 11

Приложение 6 Справочное. Результаты пересчета градуировочной характеристики. 13

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ГСИ. РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ.
ПЕРЕСЧЕТ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

МИ 1420-86

Взамен РДМУ 44-75

Срок введения установлен с 01.01.87

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;

коэффициентов сопротивления поплавка Сх для данного типоразмера в зависимости от безразмерных критериев подобия П2 и П3;

безразмерного критерия подобия П3.

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)1 и рабочей lg (П2)2;

значения коэффициентов сопротивления поплавка, соответствующих градуировочным точкам шкалы для градуировочной среды  и рабочей .

3.2. Значение безразмерного критерия подобия lg (П2)1 для градуировочной среды следует вычислить по формуле

(1)

где μ1 - динамическая вязкость градуировочной среды при условиях градуировки, Па⋅с; ρ1 - плотность градуировочной среды при условиях градуировки, кг/м3; m - масса поплавка, кг; ρ - средняя плотность поплавка, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2 или

(2)

где ν1 - кинематическая вязкость градуировочной среды, м2/с.

3.3. Значение безразмерного критерия подобия для рабочей среды lg (П2)2 следует вычислить по формуле

(3)

где μ2 - динамическая вязкость рабочей среды при условиях эксплуатации, Па⋅с; ρ2 - плотность рабочей среды при условиях эксплуатации, кг/м3; или

(4)

где ν2 - кинематическая вязкость рабочей среды, м2/с.

3.4. Значение безразмерного критерия подобия П3 следует находить из таблиц, приведенных в паспорте на ротаметр.

Примеры определения П3 приведены в справочном приложении 3.

3.5. Значения коэффициентов сопротивления поплавка для градуировочной среды , и для рабочей среды , и следует находить из пересчетных таблиц, приведенных в ЭД на ротаметр. Входными параметрами в них служат безразмерные критерии подобия lg П2 и П3.

Примеры определения Сx приведены в справочном приложении 4.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ПЕРЕСЧЕТА

4.1. Пересчет градуировочных характеристик с градуировочной среды на рабочие следует производить по формуле

(5)

где Q2 - расход рабочей среды; Q1 - расход градуировочной среды.

4.2. Для газовых ротаметров формула пересчета имеет вид

(6)

4.3. Объемный расход газа, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле

(7)

где Р1, Р2 - абсолютное давление градуировочного и рабочего газа соответственно, Па; Т1, Т2 - температура градуировочного и рабочего газа соответственно, K; «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

(8)

где , δт - погрешности результатов измерений ρ2 и таблиц пересчета (значения δт 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).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины

Определения

Ротаметр

По ГОСТ 15528-70

Градуировочная характеристика

По ГОСТ 16263-70

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 сопротивления поплавка

Величина, учитывающая влияние физических свойств газов или жидкостей и конструктивные особенности ротаметров (ротаметрических пар)

Безразмерный критерий подобия

Отношение зазора проходного сечения между поплавком и стенкой измерительной трубки к диаметру поплавка

Безразмерный критерий подобия

Величина, устанавливающая подобие сил трении и силы тяжести

Обобщенная характеристика

Статистически средняя градуировочная характеристика, полученная для ротаметра данного типа и выражающая зависимость безразмерного критерия подобия П3 от расхода градуировочной среды

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ПЕРЕСЧЕТА

1. Измерение расхода жидкостей и газов ротаметрами производится 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 свойства 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 помещенного 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. 1. Ротаметрическая пара классического типа:

1 - конус, 2 - поплавок

Запишем уравнение равновесия поплавка в потоке жидкости

(9)

где G - сила тяжести поплавка в среде, кг; Сx - коэффициент сопротивления поплавка; ρi - плотность жидкости, кг/м3; V2 - средняя скорость потока в наиболее узкой части ротаметрической пары, м/с; Sм - площадь миделя поплавка, м2.

Подставляя значения средней скорости потока и площади миделя поплавка в уравнение (9), получаем формулу для определения объемного расхода жидкости

(10)

где h - высота подъема поплавка, м; α - угол уклона конуса, градус; d - диаметр поплавка, м.

После преобразований и представления (10) в безразмерных величинах, получим критериальное уравнение

(11)

где  - величина, аналогичная числу Рейнольдса; ν - кинематическая вязкость, м2/с;

 - величина, характерная для расходомеров постоянного перепада давления и устанавливающая подобие сил трения и тяжести;

 - величина, устанавливающая подобие отношений гидравлического диаметра Dг к диаметру поплавка.

Для градуировочной и рабочей сред имеем формулы

(12)

(13)

Из (12) и (13) получаем соотношение

(14)

Так как плотность поплавка ρ значительно больше плотности газа, то для газовых ротаметров формула (14) примет вид

(15)

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 PM-ГС, имеющих плоские ребра в измерительной трубке (рис. 2).

Рис. 2. Ротаметр типа РМ-ГС

(17)

(18)

где β - угол уклона вписанного конуса; D - наименьший диаметр измерительной трубки;

 - отношение минимальной величины кольцевого зазора проходного сечения к диаметру поплавка;

 - отношение тангенсов уклона вписанного и описанного конусов.

Формулы расхода (10), (17) и критериальные уравнения (11), (18) используются только при составлении пересчетных таблиц для определения коэффициента сопротивления поплавка Сx по безразмерным критериям lg П2 и П3.

Для вычисления Q2 определяют  и , по градуировочной характеристике определяют Q1 и по основной пересчетной формуле вычисляют расход.

Примечание. Расход Q2 можно было бы определять, подставляя в формулу расхода (например (10)), однако, анализ показывает, что технологические допуски меньше сказываются на отношении , чем на величинах  и , 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 пересчетную формулу

(19)

Kгаза - составляющая пересчетного коэффициента, учитывающая физические свойства газа;

Kприв - коэффициент приведения, учитывающий физические условия измерения.

Коэффициенты Kгаза, Kприв вычисляются последующим формулам:

(20)

(21)

Действительный объемный расход рабочего газа, прошедшего через ротаметр, выражается формулой

(22)

Массовый расход рабочего газа , определяется по формуле

(23)

4. Погрешность результата определения расхода рабочего газа методом пересчета вычисляют по формуле

(24)

где , δт - погрешности результатов измерений ρ2 и таблиц пересчета.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗРАЗМЕРНОГО КРИТЕРИЯ ПОДОБИЯ

Безразмерный критерий подобия П3 определяют из таблиц, приведенных в паспорте для каждого типа ротаметра.

1. Определение П3 при измерении расхода газов.

Например, в табл. 1 приведены значения расхода градуировочного газа, взятые из обобщенной характеристики. В табл. 2 приведен пример градуировочной характеристики ротаметра.

Таблица 1

Обобщенная характеристика для градуировочного газа

Безразмерный критерий подобия П3

Расход аргона Q×103 м3/ч, при Р = 99570 Па; Т = 295,06 K

0,045

6,7087

0,050

9,5442

0,060

15,1970

0,070

20,8189

0,060

26,4017

0,090

31,9372

0,100

37,4174

0,110

42,8341

0,120

48,1791

0,130

53,4443

0,140

58,6214

0,150

63,7025

0,160

68,6792

0,170

73,5435

0,180

78,2872

Таблица 2

Градуировочная характеристика ротаметра

Деления шкалы ротаметра, %

Расход аргона Q1×103 м3/ч, при Р1 = 99802 Па; Т1 = 295,69 K

20

8,8827

40

27,1730

60

44,9508

80

61,9347

100

77,8437

Для использования данных табл. 1 необходимо значения расхода, взятые из градуировочной характеристики ротаметра (табл. 2), привести к условиям, при которых получены значения расхода в табл. 1.

Приведенный расход газа вычисляют по формуле

где Q1 - значение расхода по градуировочной характеристике; Р1 - абсолютное давление газа при градуировке, Па; Т1 - температура измеренного газа при градуировке, K; Рт - абсолютное давление газа, при котором определялась обобщенная характеристика, Па; Тт - температура газа, при которой определялась обобщенная характеристика, K.

Вычислив приведенный расход и произведя интерполяцию по табл. 1, находят значение П3. Результаты записывают по форме табл. 3.

Таблица 3

Форма записи результатов

Деления шкалы ротаметра, %

Расход аргона Q1×103 м3/ч при Р = 99802 Па; T = 295,69 K

Приведенный расход аргона Qпр×103 м3/ч при Р = 99570 Па; T = 295,06 K

Безразмерный критерий подобия П3

20

8,8827

8,8836

0,0488

40

27,1730

27,1756

0,0814

60

44,9508

44,9552

0,1139

80

61,9347

61,9407

0,1465

100

77,8437

77,8513

0,1791

Пример. В паспорте на ротаметр приведены обобщенная характеристика для аргона (табл. 1) и градуировочная характеристика для аргона (табл. 2). Необходимо вычислить безразмерные критерии подобия для каждого оцифрованного деления шкалы ротаметра.

Значение расхода, взятое из табл. 2, например, для деления шкалы, соответствующего значению 20 %, приводят по формуле к условиям, при которых составлена табл. 1.

 

По табл. 1 интерполяцией находят искомое значение П3 = 0,0488. Аналогичные расчеты производят для всех оцифрованных делений шкалы ротаметра (40, 60, 80, 100 %). Результаты записываются по форме табл. 3.

2. Определение П3 при измерении расхода жидкостей.

Например, в табл. 4 приведена обобщенная характеристика ротаметра; в табл. 5 - градуировочная характеристика ротаметра по воде.

Таблица 4

Безразмерный критерий подобия П3

Q, л/ч

0,01

7,824

0,02

15,543

0,03

23,279

0,04

31,018

0,05

38,762

0,06

46,525

0,07

54,329

0,08

62,202

0,09

70,179

0,10

78,292

0,11

86,575

0,12

95,061

0,13

103,772

0,14

112,727

0,15

121,93

Таблица 5

Деления шкалы ротаметра, %

Q, л/ч

20

8,787

40

28,193

60

51,037

80

74,914

100

102,723

Производя интерполяцию, находят значения П3. Вычисление приведенного расхода жидкостей не производят. Результаты записывают по форме табл. 6.

Таблица 6

Деления шкалы ротаметра, %

Q, л/ч

Безразмерный критерий подобия П3

20

8,787

0,01125

40

28,193

0,03635

60

51,037

0,08579

80

74,917

0,09585

100

102,733

0,12881

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОПЛАВКА

Коэффициент сопротивления поплавка Сх определяют из таблиц пересчета, полученных в результате обработки опытных данных на ЭВМ и приведенных в паспорте на ротаметр.

Входными параметрами в таблице для определения Сх служат безразмерные критерии подобия lg П2 и П3. Ниже приведен пример заполнения таблицы.

lg, П2

Сх при П3

0,10

0,12

0,14

-7,04

0,5485

0,5235

0,5418

-7,02

0,5507

0,5598

0,5749

-7,00

0,5874

0,5983

0,6150

-6,98

0,6195

0,6318

0,6449

-6,96

0,6450

0,6520

0,6725

-6,94

0,6735

0,6783

0,6930

Если значение безразмерных критериев подобия lg П2 и П3 соответствуют значениям, которые указаны в таблице, то искомое значение Сх находят на пересечении строки, соответствующей данному значению lg П2, и графы, соответствующей данному значению П3.

Пример. Известно, что lg П2 = -7,00 и П3 = 0,12, из таблицы находят Сх = 0,5983.

Однако на практике довольно редко совпадают расчетные значения lg П2 и П3 с табличными значениями.

Если расчетные значения безразмерных критериев lg П2 и П3 отличаются от значений, указанных в таблице пересчета, то промежуточные значения критериев определяют по интерполяционным формулам. При этом возможны три варианта.

Вариант 1. При совпадении расчетного значения lg П2 с табличными коэффициент сопротивления поплавка определяют по формуле

(25)

________

*В скобках даны табличные значения, а без скобок - расчетные значения величии.

Пример. Известно, что lg П2 = -7,00 и П3 = 0,11. Используя формулу (1), находят искомое значение Сх.

 

Вариант 2. При совпадении расчетного значения П3 с табличным коэффициент сопротивления поплавка определяют по формуле

(26)

Пример. Известно, что lg П2 = -7,005 и П3 = 0,12. Используя формулу (2), находят искомое значение

 

Вариант 3. В общем случае, когда расчетное значение безразмерных величин lg П2 и П3 не совпадает с табличными значениями, коэффициент сопротивления поплавка Сх определяют по формуле

(27)

Пример. При П3 = 0,125; lg П2 = -7,01

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное

ПРИМЕРЫ ПЕРЕСЧЕТА ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РОТАМЕТРА

1. Пересчет градуировочной характеристики газовых ротаметров.

Для ротаметра № 23 с массой поплавка m = 0,0001305 кг (указана в паспорте) даны градуировочная и обобщенная характеристики, определенные для воздуха со следующими физическими свойствами: динамическая вязкость μ1= = 1,81⋅10-5 Па⋅с; ρ1 = 1,1885 кг/м3.

Расход воздуха для деления шкалы, соответствующего 100 %, составляет Q = 2,41⋅10-5 м3/с, а безразмерная величина П3 = 0,1757 (приложение 3). Требуется определить расход гелия для указанного деления шкалы при давлении Р2 = 100462 Па и температуре Т2 = 294,80 K. Ускорение силы тяжести g = 9,8155 м3/с.

Динамическая вязкость и плотность гелия определяются из таблиц и для наших условий измерения они равны: μ2 = 1,95⋅10-5 Па⋅с; ρ2 = 0,1623 кг/м3.

Используя формулы (1) и (3) (пп. 3.2 и 3.3 основного текста), вычисляют значения десятичных логарифмов:

для воздуха

для гелия

В соответствии с п. 3.5 основного текста и приложением 5 определяют коэффициенты сопротивления поплавков  и , которые, например, равны:  = 9,6861;  = 1,4860.

По формуле (6) находят расход гелия

Определяют погрешность пересчета по формуле (4), если погрешность таблиц пересчета δт = 3,9 %, а погрешность определения плотности гелия  = 0,2 %.

2. Пересчет градуировочной характеристики жидкостных ротаметров.

Для ротаметра с массой поплавка m = 0,15791 кг; ρ = 6316,4 кг/м3 даны градуировочная и обобщенная характеристики для жидкости со следующими физическими свойствами: кинематическая вязкость ν1 = 0,9889⋅10-6 м2/с; ρ1 = 996,33 кг/м3.

Расход градуировочной жидкости для деления шкалы, соответствующего 80 %, составляет Q = 1,82368⋅10-4 м3/с, а безразмерная величина П2 = 0,132801 (приложение 3).

Требуется определить расход рабочей жидкости с физическими свойствами

ν2 = 31,80⋅10-6 м2

ρ2 = 1150,00 кг/м3.

Используя формулы (2) и (4) (пп. 3.2 и 3.3) определяют

В соответствии с п. 3.5 основного текста и приложением 4 определяют  и , которые, например, равны:  = 2,000418,  = 2,100632.

По формуле (5) основного текста находят расход рабочей жидкости

Определяют погрешность пересчета по формуле (8) основного текста.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Справочное

РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕСЧЕТА ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

для рабочей среды ___________________________________________________________

наименование среды

при ρ = _____ кг/м3, μ = _____ Па⋅с

Р = _____ Па Т = _____ K

Деления шкалы ротаметра, %

Расход рабочей среды, м3

0

 

10

 

20

 

30

 

40

 

50

 

60

 

70

 

80

 

90

 

100