d20= d / [1 + (tи-20)] = D /. (В.3)
где - поправочный коэффициент на изменение диаметра отверстия СУ, вызванное отклонением tи от 20 °С.
Диаметр отверстия СУ при измерениях расхода определяют по формуле
d = d20 [1 + g (t - 20) ] = d20K0 (В.4)
где K0- поправочный коэффициент на изменение диаметра отверстия СУ, вызванное отклонением t от 20 °С.
В.1.3 Значения температурного коэффициента линейного расширения различных материалов для широкого диапазона температур могут быть рассчитаны с погрешностью 10 % по формуле
, (B.5)
где ae, be, cе - постоянные коэффициенты в соответствующих им диапазонах температур, приведенные в таблице B.1. (Таблица составлена по данным ВНИЦ СМВ1)).
1) Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ Госстандарта России.
Таблица B.1- Значения коэффициентов формулы (B.5) для температур от минус 200 до плюс 700 °С
|
Марка стали |
ae |
be |
ce |
Марка стали |
ae |
be |
ce |
|
8 |
10,9 |
7,7 |
2,4 |
12МХ |
11,3 |
3,8 |
0,0 |
|
10 |
10,8 |
9,0 |
4,2 |
12Х1МФ |
10,0 |
9,6 |
6,0 |
|
15 |
11,1 |
7,9 |
3,9 |
12Х17 |
9,4 |
7,4 |
6,0 |
|
15М |
10,7 |
13,0 |
13,0 |
12Х18Н9Т |
15,6 |
8,3 |
6,5 |
|
16М |
11,1 |
8,4 |
3,7 |
12Х18Н10Т |
15,6 |
8,3 |
6,5 |
|
20 |
11,1 |
7,7 |
3,4 |
14Х17Н2 |
9,4 |
7,5 |
7,8 |
|
20М |
10,7 |
13,0 |
13,0 |
15ХМА |
11,1 |
8,5 |
5,2 |
|
25 |
12,2 |
0,0 |
0,0 |
15Х1М1Ф |
10,4 |
8,1 |
4,4 |
|
30 |
10,2 |
10,4 |
5,6 |
15Х5М |
10,1 |
2,7 |
0,0 |
|
35 |
10,2 |
10,4 |
5,6 |
15Х12ЕНМФ |
9,81 |
3,0 |
0,0 |
|
Х6СМ |
10,1 |
2,7 |
0,0 |
17Х18Н9 |
15,7 |
5,7 |
0,0 |
|
Х7СМ |
10,1 |
2,7 |
0,0 |
20Х23Н13 |
15,5 |
1,7 |
0,0 |
|
|
|
|
|
36Х18Н25С2 |
12,0 |
10,0 |
5,4 |
|
Примечание - Значения коэффициентов для стали марки 12МХ приведены для температур от 0 до 100 °С. |
|||||||
В.2 Типы местных сопротивлений
В.2.1 Колено
В.2.1.1 Колено - изгиб трубопровода равного сечения в одной плоскости под углом y, равным 90° -175° (рисунок B.1, а). При угле y, равном 175° - 180°, колено как местное сопротивление можно не принимать во внимание при определении длины прямого участка ИТ.
В.2.1.2 Группа колен в одной плоскости - два или более колен, оси которых расположены в одной плоскости (рисунок B.1, б-д), следующих непосредственно один за другим на расстоянии, не превышающем 14D.
В.2.1.3 Группа колен в разных плоскостях - два или более колен, оси которых расположены в плоскостях, пересекающихся под углом менее 175° и следующих непосредственно один за другим на расстоянии, не превышающем 14D (рисунок B.1, е, ж).
В.2.1.4 Границей между коленом (группой колен) и прямым участком ИТ считают сечение, в котором изгиб трубопровода переходит в прямой участок.
В.2.1.5 Если расстояние между коленами или группами колен превышает 14 D то каждое из колен или каждую группу колен считают как одно местное сопротивление.
Если расстояние между коленами или группами колен не более 14 D то все колена объединяют в одно местное сопротивление.
В.2.1.6 Внутренний радиус изгиба колен должен быть не менее радиуса трубопровода.
В.2.2 Тройник
В.2.2.1 Тройник-деталь трубопровода, предназначенная для соединения основных прямолинейных звеньев труб, оси которых лежат в одной плоскости (рисунок В.1, з-н).
В.2.2.2 Длины прямых участков для тройника с одним заглушенным трубопроводом (рисунок B.1, з, и) определяют как для колена.
Соотношение диаметров для тройника (рисунок B.1, з) должно удовлетворять условию
D2 £ 1,1 D1,
где D2- наибольший из диаметров трубопроводов тройника;
D1- наименьший из диаметров трубопроводов тройника.
Соотношение диаметров для тройника (рисунок B.1, и) должно удовлетворять условию
1,1 D2 ³ D1 0,13 D2,
где D2- диаметр измерительного трубопровода тройника;
D1- диаметр заглушенного трубопровода тройника.
Если диаметр D1 тройника (рисунок B.1, и) менее 0,13D2, то данный тройник не является местным сопротивлением.
В.2.2.3 Длины прямых участков для тройников с направлениями потоков, показанными на рисунке B.1, к, л, определяют как для разветвляющихся потоков.
В.2.2.4 Длины прямых участков для тройников с направлениями потоков, показанными на рисунке B.1, м, н, определяют как для смешивающихся потоков.
В.2.2.5 При определении длины прямого участка перед тройником или за ним расстояние измеряют от точки пересечения осей трубопроводов.
В.2.2.6 Если расстояние между тройниками, относящимися к разветвляющимся потокам, не превышает 5D, то все тройники объединяют в одно местное сопротивление - разветвляющийся поток.
В.2.2.7 Если расстояние между тройниками, относящимися к смешивающимся потокам, не превышает 5D, то все тройники объединяют в одно местное сопротивление - смешивающийся поток.
В.2.3 Диффузор
В.2.3.1 Диффузор - конусное расширение трубопровода (рисунок В.2, а).
Диффузор характеризуют конусностью Kr, которую определяют как отношение разности диаметров двух прямых участков трубопроводов, соединенных конусом, к длине l этого конуса:
Kr= D1 (D2 / D1 - 1) l, (В.6)
где D1 и D2- диаметры двух прямых участков трубопровода, причем D2> D1.
Рисунок В.1 - Принципиальные схемы местных сопротивлений
Рисунок В.2 - Принципиальные схемы местных сопротивлений
При выполнении условий
0,2 < Kr £ 0,5, (В.7)
1,1 < D2 / D1 £ 2 (В.8)
длину прямого участка ИТ рассчитывают в соответствии с 7.2 для диффузора.
В.2.3.2 Диффузор считают прямым участком при выполнении условий:
0 < Kr £ 0,2, (В.9)
1 £ D2 / D1 1,1. (B.10)
В этом случае длину прямого участка ИТ рассчитывают без учета диффузора как МС.
В.2.3.3 Диффузор считают уступом при выполнении условий:
Kr >0,5, (В.11)
1,006 £ D2 / D1 £ 1,100. (В.12)
В этом случае высоту уступа h рассчитывают по формуле
h = (D2 - D1)/ 2. (В.13)
При этом учитывают дополнительную погрешность в соответствии с 7.5.1.4.
В.2.3.4 Диффузор считают симметричным резким расширением (рисунок В.2, б), если он соответствует условиям:
Kr > 0,5, (В.14)
D2 / D1> 1,1. (В.15)
При этом длину прямого участка ИТ определяют в соответствии с 7.2 как для симметричного резкого расширения.
В.2.4 Конфузор
В.2.4.1 Конфузор - конусное сужение трубопровода (рисунок В.2, в).
Конфузор так же, как и диффузор характеризуют конусностью Kr, которую рассчитывают по формуле (В.6).
При выполнении условий
0,2 < Kr £ 0,7, (В.16)
1,1 < D2 / D1 £ 3. (B.17)
длину прямого участка ИТ рассчитывают в соответствии с 7.2 для конфузора.
В.2.4.2 Конфузор считают прямым участком при выполнении условий:
0< Kr £0,2, (В.18)
1,0 < D2 / D1 £ 1,1. (B.19)
В этом случае длину прямого участка ИТ рассчитывают без учета влияния конфузора.
В.2.4.3 Конфузор считают уступом при выполнении условий:
Kr> 0,7, (В.20)
1,006 £ D2 / D1 £ 1,100. (B.21)
В этом случае высоту уступа h рассчитывают по формуле
h = (D2 - D1) / 2. (B.22)
При этом учитывают дополнительную погрешность в соответствии с 7.5.1.4.
В.2.4.4 Конфузор считают симметричным резким сужением (рисунок В.2, г), если он отвечает условиям:
Kr > 0,7, (В.23)
D2 / D1 > 1,1. (В.24)
При этом длину прямого участка ИТ определяют в соответствии с 7.2 как для симметричного резкого сужения.
В.2.4.5 Границей между диффузором или конфузором и прямым участком ИТ считают сечение, в котором конус переходит в прямой круглый цилиндр.
В.2.5 Запорная арматура
В.2.5.1 Термины и определения, относящиеся к запорной арматуре, - по ГОСТ 24856.
В.2.5.2 Если диаметр присоединительного патрубка запорной арматуры (задвижки, шарового крана или клапана) отличается от диаметра ИТ более чем на 0,6 %, то их рекомендуется соединять посредством конусных переходников, удовлетворяющих условиям (В.9), (В.10) или (В.18), (В.19).
В.2.5.3 Длину прямого участка ИТ рассчитывают в соответствии с 7.2.
В.2.5.4 Границей между запорной арматурой любого типа и ИТ считают место их соединения.
В.2.5.5 Длины прямых участков ИТ для запорной арматуры, имеющей площадь проходного сечения затвора, равную или большую площади входного патрубка, в которой поток не меняет направления движения, рассчитывают в соответствии с 7.2 (таблица 2) как для задвижки (рисунок В.2, д, е).
Длины прямых участков ИТ для арматуры, проходное сечение которой сужает поток без изменения его направления, рассчитывают в соответствии с 7.2 (таблица 2) как для пробкового крана (рисунок В.2, з).
Длины прямых участков ИТ для арматуры, в проходном сечении которой происходят сужение и изменение направления потока, рассчитывают в соответствии с 7.2 (таблица 2) как для клапана (рисунок В.2, к).
Длины прямых участков ИТ для арматуры, в результате установки которой изменяются площади сечения и направления потока из-за наличия в нем тела затвора, рассчитывают в соответствии с 7.2 (таблица 2) как для заслонки (рисунок В.2, ж, и).
В.2.6 Коллектор
В.2.6.1 Коллектор - устройство для распределения потока по нескольким направлениям или сбора потоков по нескольким направлениям в один общий поток.
В большинстве случаев распределяющие и собирающие коллекторы работают совместно, образуя коллекторную систему.
Коллекторную систему применяют с целью обеспечить необходимую пропускную способность измерительного пункта и уменьшить погрешность измерений расхода и количества контролируемой среды. В этом случае распределение потока по нескольким направлениям осуществляют по ИТ, расположенным между коллекторами одинаковой конструкции. Таким образом, коллекторная система представляет собой местное сопротивление, влияющее на формирование потока перед СУ.
В.2.6.2 Коллекторные системы подразделяют на П- и Z-образные. В П-образной системе (рисунок В.3, а) потоки в коллекторах имеют противоположные направления, а в Z-образной системе (рисунок В.3, б) - одинаковые направления.
Рисунок В.3 - Схемы коллекторных систем
При одинаковой конструкции обоих коллекторов и значении коэффициента гидравлического сопротивления входного коллектора менее единицы П-образная система обеспечивает более равномерное распределение потока, чем Z-образная система. При значении коэффициента гидравлического сопротивления входного коллектора более единицы получают противоположный результат [10].
В.2.6.3 Увеличение площади сечения коллектора по сравнению с суммарной площадью сечений ИТ приводит к сужению потока на входе в ИТ, а следовательно, к наименьшим искажениям профиля скоростей и более равномерному распределению потока по ИТ.
Диаметры коллекторов определяют из условия
D [0,5 (n + 1)]0,5 £ Dk, (B.25)
где n - количество ИТ одинаковой конструкции;
Dk- диаметр коллектора.
Рекомендуется соблюдение дополнительного условия
Dk > D n0,5. (B.26)
В.2.6.4 Если продольные оси входного (распределительного) коллектора, колен и ИТ расположены в одной плоскости, то длину прямого участка ИТ определяют по 7.2 как для двух или более колен в одной плоскости (разветвляющегося потока) при выполнении условия (В.25) или как для симметричного резкого сужения при выполнении условия (B.26).
В.2.6.5 При невыполнении условий расположения осей по В.2.6.4, но выполнении условия (В.25) определения диаметров коллекторов длину прямого участка рассчитывают по 7.2 как для двух или более колен в разных плоскостях (смешивающихся потоков).
В.2.7 Большая емкость
Если перед входом в ИТ на длине не менее 15D по направлению его оси и на длине не менее 5D в перпендикулярном направлении к этой оси нет препятствий, нарушающих движение потока, то считают, что поток в ИТ поступает из большой емкости или открытого пространства.
В.3 Шероховатость прямых участков измерительных трубопроводов
В.3.1 В ряде случаев внутренняя поверхность ИТ, находящихся в эксплуатации, не удовлетворяет требованиям к шероховатости по 8.3.1, 9.6.1 и 10.2.4 настоящего стандарта. В то же время с увеличением шероховатости ИТ распределение скоростей движения среды по сечению (профиль скоростей) становится более острым, вытянутым. Это приводит к увеличению коэффициента истечения, причем тем в большей степени, чем больше относительный диаметр отверстия СУ, число Рейнольдса и сама шероховатость. Отношение значений коэффициентов истечения для ИТ с шероховатой и гладкой внутренними поверхностями называют поправочным коэффициентом на шероховатость Кш. Влияние шероховатости ИТ на значение расхода учитывают путем умножения коэффициента Кш на коэффициент истечения, рассчитанный в соответствии с настоящим стандартом.
