Расчет сужающего устройства
1. Задано:
q измеряемая среда – природный газ следующего состава (данные взяты из [3]):
СН4 = 95%, СО2 = 2%, N2 = 1%.;
q наибольший измеряемый объемный расход Qmax = 1000 м3/ч;
q минимальный измеряемый объемный расход Qmin = 400 м3/ч;
q избыточное давление газа перед сужающим устройством Р = 6 кПа = 0.0611 кгс/см2;
q барометрическое давление Рб = 755 мм.рт.ст. = 1.0264 кгс/см2;
q абсолютная влажность газа: fв=0,0664
q температура газа перед сужающим устройством t = 25 °С;
q внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством (t = 20оС) D20 = 0,11м;
q абсолютная шероховатость трубопровода k = 0,03 мм;
q материал трубопровода – сталь марки Ст20.
2. Выбор сужающего устройства и дифманометра.
1) Тип сужающего устройства – камерная диафрагма нормальная, материал – сталь 12Х18H10Т.
2) Тип и разновидность дифманометра – дифманометр-расходомер сильфонный электрический ДСЭР-100 с универсальным выходным сигналом 0-5 мА.
3) Верхний предел измерения дифманометра: Qпр = 1000 м3/ч.
3. Определение недостающих данных
1) Температура газа перед сужающим устройством, Т = 273.15 + 25 = 298.15 К
2) Абсолютное давление газа перед сужающим устройством Р = 1.0264 + 0.0612 = 1.0875 кгс/см2
3) Так как известна молярная концентрация элементов газа, то по приложению 21 формуле 41 в (здесь и далее берутся формулы и делаются ссылки на [3] ), можно найти плотность сухой части газа при нормальных условиях:
4) Поправочный множитель на тепловое расширение материала трубопровода:
Кt ' = (1,0002)0.5 = 1.0001.
5) Внутренний диаметр трубопровода при температуре t:
D = D20 · Кt' = 110 · 1,0001 = 110,01 мм.
6) Динамическая вязкость пара в рабочих условиях (по Р и t):
μ = 1,582 · 10-6 кгс/м3.
7) Показатель адиабаты: 
.
8) Комплексный коэффициент приведения избыточного давления (ф. 74):
9) Комплексный коэффициент приведения температуры (ф. 75):
10) Псевдоприведенное избыточное давление (ф. 70):
Рп=Ри×Кр=0,0611×0,969=0,0592059 кгс/см2.
11) Псевдоприведенная избыточная температура (ф.71):
tп=Т×Кt=1,035×298,15-273,15=35,43525 °С.
12) Коэффициент сжимаемости природного газа (пр.17): К=0,998.
13) Псевдокритическая давление (ф.66):
Рпк=30,168×[0,05993×(26,831-рном)+(NCO2-0,392×NN2)]=
=30,168×[0,05993×(26,831-0,633)+(0,04-0,392×0,01)]=48,29 кгс/см2.
14) Псевдокритическая температура (ф. 67):
tпк=88,25×[1,7591×(0,56364+рном)-(NCO2+1,681×NN2)]=
=88,25×[1,7591×(0,56364+0,633)-(0,04+1,681×0,01)]=180,75 К.
15) Приведенное давление (ф. 68):
16) Приведенная температура (ф. 69):
17) Динамическая вязкость (ф. 79):
18) Плотность насыщенного водяного пара при температуре t (пр. 6): рнп=0,0236 кг/м3.
19) Температура насыщенного водяного пара при давлении Р (пр. 7): Tнас=101,76 °С.
20) Наибольшая возможная плотность водяного пара во влажном газе при давлении Рн и температуре t (п. 6.5.3): Рвп макс = рвп = 0,0236 кг/м3.
21) Относительная влажность газа (ф. 55):
Следовательно, влажный газ перенасыщен водяными парами, в соответствии с п.6.5.7 в качестве расчетного значения принимается j = 1.
22) Давление насыщенного водяного пара при температуре t (пр. 6): Рвп=0,03325 кгс/см2.
23) Наибольшее возможное давление водяного пара во влажном газе при температуре t (п. 6.5.3):
 |
Рвп макс=Рвп=0,03325 кгс/см2.
24) Плотность сухой части газа влажного газа в рабочих условиях (ф.45):
25) Плотность водяного пара во влажном газе в рабочих условиях (ф. 45):
рвп=рвп макс
26) Плотность газа в рабочих условиях (ф. 44):
рвг=рсг+рвп=0,636+0,0236=0,6596 кг/м3.
4. Определение номинального перепада давления дифманометра.
Допустимая потеря давления на сужающем устройстве не задана.
27) Определение вспомогательной величины величины С2 (ф. 159):
По рекомендациям данным в [3] с помощью номограммы ориентируясь на m=0,2 и С=5.33 получаем предельный номинальный перепад давления: 
28) Максимальный перепад давления: 
29) Максимальное число Рейнольдса (ф. 83):
30) Условие Re>Remin=104 выполняется.
5. Определение параметров сужающего устройства.
31) Коэффициент расширения, определяемый для предельного перепада давления (ф. 59):
32) Относительная шероховатость (п. 5.1.3): 
,
где k –величина абсолютной эквивалентной шероховатости стенок трубопровода.
Будем считать, что трубы стальные цельнотянутые, изготовленные волочением в холодном состоянии новые, не бывшие в эксплуатации.
