. (4.2)
Массовый расход рассчитывают по формуле (4.1) после определения параметров, которые либо измеряют непосредственно, либо вычисляют по результатам измерений других параметров.
Коэффициент истечения диафрагм и поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода, зависят от числа Re, которое само зависит от значения расхода, поэтому уравнение для расчета расхода является неявным. В этом случае значение расхода может быть получено методом итераций. Порядок проведения итераций приведен в ГОСТ 8.586.1 (приложение В) и ГОСТ 8.586.5 (раздел 8).
Формулы для определения объемного расхода среды при рабочих условиях измерений и объемного расхода, приведенного к стандартным условиям, приведены в ГОСТ 8.586.5 (раздел 5).
Поперечное сечение в осевой плоскости стандартной диафрагмы приведено на рисунке 1. Обозначения элементов и геометрических параметров диафрагмы, приведенные на рисунке 1, применяют в настоящем разделе.
1 - входной торец диафрагмы; 2 - выходной торец диафрагмы
Рисунок 1 - Стандартная диафрагма
5.1.2.1 Требования применяют только к части диафрагмы, находящейся внутри трубопровода.
5.1.2.2 Отверстие диафрагмы должно быть соосно с ИТ. Торцевые стороны диафрагмы должны быть плоскими и параллельными друг другу.
5.1.2.3 Конструкция диафрагмы и узла ее крепления должна гарантировать, что под действием перепада давления на ней или других напряжений уклон диафрагмы (см. 5.1.3.1) не будет превышать в рабочих условиях ±1 %.
Допускается считать требование к отсутствию деформации диафрагмы под действием перепада давления выполненным, если толщина диафрагмы удовлетворяет следующим условиям [5]:
(5.1)
(5.2)
где
EД - толщина диафрагмы, м;
ЕУ - модуль упругости материала диафрагмы, Па;
σТ - текучести материала диафрагмы при рабочей температуре, Па;
D' - внутренний диаметр опоры выходного торца диафрагмы в узле ее крепления, м.
Для определения σТ и ЕУ используют справочные данные или информацию, предоставляемую производителем материала.
При выборе толщины диафрагмы следует провести расчеты по формулам (5.1) и (5.2) и выбрать наибольшее значение ЕД. Если при расчетах значение EД превышает 0,05D (см. 5.1.5.3), то необходимо уменьшить перепад давления или выбрать другой материал для изготовления диафрагмы.
5.1.3.1 Поверхность входного торца диафрагмы (см. рисунок 1) должна быть плоской. Неплоскостность поверхности входного торца диафрагмы определяют перед ее установкой. Диафрагму считают плоской, если максимальный зазор между ней и поверочной линейкой длиной l, наложенной вдоль любого диаметра диафрагмы, как приведено на рисунке 2, менее 0,005 (l - d)/2, т.е. уклон - менее 0,5%.
DH - наружный диаметр диска диафрагмы; Н - отклонение поверхности входного торца от плоскостности (измеренное на краю отверстия), м; l - длина линейки; lД - длина проекции на горизонтальную плоскость линии, соединяющей точку касания линейки поверхности диафрагмы и край отверстия диафрагмы
Рисунок 2 - Схема измерения неплоскостности диафрагмы
Таким образом, уклон, характеризуемый отношением НД/lД, должен удовлетворять условию:
, (5.3)
Если l = D, то 2HД/(D - d) < 0,005. (5.4)
В таблице 1 приведены наибольшие допускаемые значения HД в зависимости от D и β при l = D.
Таблица 1 - Максимально допускаемые значения HД
|
β |
Значение 103HД при D, равном |
||||||||||
|
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
0,50 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,00 |
|
|
0,10 |
- |
- |
0,45 |
0,65 |
0,90 |
1,12 |
1,35 |
1,57 |
1,80 |
2,02 |
2,25 |
|
0,15 |
- |
0,32 |
0,42 |
0,64 |
0,85 |
1,06 |
1,27 |
1,49 |
1,70 |
1,91 |
2,12 |
|
0,20 |
- |
0,20 |
0,40 |
0,60 |
0,80 |
1,00 |
1,20 |
1,40 |
1,60 |
1,80 |
2,00 |
|
0,25 |
0,09 |
0,19 |
0,38 |
0,56 |
0,75 |
0,94 |
1,13 |
1,31 |
1,50 |
1,69 |
1,88 |
|
0,30 |
0,09 |
0,18 |
0,35 |
0,52 |
0,70 |
0,88 |
1,05 |
1,22 |
1,40 |
1,57 |
1,75 |
|
0,35 |
0,08 |
0,16 |
0,32 |
0,49 |
0,65 |
0,81 |
0,97 |
1,14 |
1,30 |
1,46 |
1,63 |
|
0,40 |
0,07 |
0,15 |
0,30 |
0,45 |
0,60 |
0,75 |
0,90 |
1,05 |
1,20 |
1,35 |
1,50 |
|
0,45 |
0,07 |
0,14 |
0,27 |
0,41 |
0,55 |
0,69 |
0,82 |
0,96 |
1,10 |
1,24 |
1,38 |
|
0,50 |
0,06 |
0,13 |
0,25 |
0,38 |
0,50 |
0,63 |
0,75 |
0,88 |
1,00 |
1,13 |
1,25 |
|
0,55 |
0,06 |
0,11 |
0,22 |
0,34 |
0,45 |
0,56 |
0,67 |
0,79 |
0,90 |
1,01 |
1,13 |
|
0,60 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
0,50 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,00 |
|
0,65 |
0,04 |
0,09 |
0,18 |
0,26 |
0,35 |
0,44 |
0,52 |
0,61 |
0,70 |
0,79 |
0,88 |
|
0,70 |
0,04 |
0,07 |
0,15 |
0,22 |
0,30 |
0,38 |
0,45 |
0,52 |
0,60 |
0,67 |
0,75 |
|
0,75 |
0,03 |
0,06 |
0,13 |
0,19 |
0,25 |
0,31 |
0,38 |
0,44 |
0,50 |
0,56 |
0,63 |
5.1.3.2 Поверхность входного торца диафрагмы должна иметь значение Ra не более 10-4d в пределах круга диаметром не менее D, концентричного с отверстием.
5.1.3.3 Для обеспечения удобства проверки правильности установки диафрагмы по отношению к направлению потока предусматривают маркировочный знак плюс (+) на входном торце и минус (-) на выходном торце диафрагмы. Нанесение маркировочного знака на входном торце диафрагмы в пределах круга диаметром D не допускается.
5.1.4.1 Поверхность выходного торца диафрагмы (см. рисунок 1) должна быть плоской и параллельной поверхности входного торца диафрагмы.
5.1.4.2 Качество обработки поверхности выходного торца диафрагмы допускается ниже установленного для входного торца (см. [6]; 5.1.9). Рекомендуется, чтобы значение Ra выходного торца не превышало 0,1 мм.
5.1.4.3 Неплоскостность и состояние поверхности выходного торца диафрагмы допускается оценивать визуально.
5.1.4.4 Поверхность выходного торца диафрагмы считают параллельной поверхности входного торца, если выполняются требования 5.1.5.4.
5.1.5.1 Длина е (см. рисунок 1) цилиндрической части отверстия диафрагмы должна находиться в пределах от 0,005D до 0,02D.
5.1.5.2 Разность между значениями е при ее измерении в любой точке контура отверстия не должна превышать 0,001 D.
5.1.5.3 Толщина ЕД диафрагмы должна быть в пределах от е до 0,05D.
Если 50 мм ≤ D ≤ 64 мм, то толщина ЕД может достигать 3,2 мм. В этом случае не рекомендуется применение диафрагм с β > 0,36.
Необходимую наименьшую толщину диафрагмы определяют в соответствии с требованиями, изложенными в 5.1.2.3.
5.1.5.4 Если D > 200 мм, то разность между значениями ЕД, измеренными в любой точке диска диафрагмы, не должна превышать 0,001D. Если D < 200 мм, разность между значениями ЕД, измеренными в любой точке диска диафрагмы, не должна быть более 0,2 мм.
5.1.6.1 Если толщина ЕД превышает длину е, то отверстие диафрагмы должно иметь скос со стороны выходного торца (см. рисунок 1). Поверхность скоса должна быть чистой.
5.1.6.2 Угол α наклона образующей конуса к оси отверстия диафрагмы должен быть в пределах 45° ± 15°.
5.1.7.1 На кромке G (см. рисунок 1) не допускается наличие каких-либо дефектов - вмятин, рисок, заусенцев и т.п.
5.1.7.2 Если в процессе эксплуатации диафрагмы радиус кромки G не более 0,0004d, то кромку считают острой и значение поправочного коэффициента КП принимают равным единице. В ином случае значение поправочного коэффициента КП вычисляют в соответствии с требованиями 5.3.2.4.
Значение начального радиуса rH входной кромки диафрагмы определяют в начале межконтрольного интервала визуально или путем измерений.
При визуальном определении значения rH исходят из того, что отсутствие отражения света от входной кромки диафрагмы, рассматриваемой невооруженным глазом под углом 45° к плоскости диафрагмы, свидетельствует о том, что значение rH не превышает 0,04∙10-3 м. Это значение rH принимают за результат визуального определения.
При измерении радиуса rH за результат принимают среднеарифметическое значение результатов измерений в восьми точках, равномерно размещенных по окружности.
5.1.7.3 Кромки Н и I (см. рисунок 1) должны быть без заусенцев, фасок или закругления. Допускаются небольшие дефекты (например, одиночная царапина).
5.1.8.5 Диаметр d (см. рисунок 1) должен быть не менее 12,5 мм. Относительный диаметр р должен находиться в пределах от 0,10 до 0,75.
1.5.8.2 Значение диаметра d рассчитывают по ГОСТ 8.586.1 [формула (5.4)]. За значение диаметра отверстия диафрагмы d20 принимают среднее значение результатов измерений диаметра не менее чем в четырех направлениях, расположенных под приблизительно равными (визуально контролируемыми) углами друг к другу.
При этом относительная неопределенность результата измерения диаметра, обусловленная измерительным инструментом, не должна превышать 0,02 %.
5.1.8.3 Отверстие должно быть цилиндрическим. Требование считается выполненным, если результат измерений диаметра в любом из направлений (см. 5.1.8.2) не отличается от среднего значения диаметра более чем на 0,05 %.
5.1.9.1 Диафрагмы, предназначенные для измерения инверсивных потоков, должны соответствовать следующим требованиям:
- отверстие диафрагмы не должно иметь конической части;
- оба торца диафрагмы должны соответствовать требованиям 5.1.3;
- толщина ЕД диафрагмы должна быть равна длине е, указанной в 5.1.5; в связи с этим может оказаться необходимым ограничение перепада давления для предотвращения деформации диафрагмы (см. 5.1.2.3);
- обе кромки диафрагмы должны соответствовать требованиям 5.1.7.
5.1.9.2 Если применяют трехрадиусный способ отбора давления (см. 5.2), то должны быть предусмотрены две группы отверстий до и после диафрагмы, которые используют в зависимости от направления потока.
Диафрагма может быть изготовлена из любого материала [см. ГОСТ 8.586.1 (пункт 6.1.2 и приложение Г)] и любым способом, если она соответствует установленным техническим требованиям.
5.2.1.1 Для каждой диафрагмы должны быть выполнены не менее одного отверстия для отбора давления (далее - отверстие) до диафрагмы и одно после нее, расположенные в том или другом стандартном положении в зависимости от способа отбора давления (угловой, трехрадиусный и фланцевый).
5.2.1.2 Одна диафрагма может быть использована для нескольких способов отбора давления. При этом для исключения взаимного влияния отборов давления угол между осями нескольких отверстий с одной стороны диафрагмы должен быть не менее 30°.
5.2.1.3 Отдельные отверстия до и после диафрагмы должны иметь одинаковый диаметр с допускаемым отклонением не более 0,1 мм.
5.2.1.4 Отдельные отверстия должны быть круглыми и цилиндрическими на глубине не менее 2,5 внутренних диаметров данного отверстия. Соответствие отверстий данным требованиям допускается оценивать визуально.
5.2.2.1 Ось отверстия должна быть расположена на определенном расстоянии от соответствующего торца диафрагмы в зависимости от способа отбора давления. При размещении отверстий необходимо учитывать толщину прокладок и (или) уплотнительного материала, применяемых при монтаже диафрагмы.
