МИ 2588-2000. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью измерительных комплексов с сужающими устройствами для значения эквивалентной шероховатости измерительных трубопроводов Rш*10000/D свыше 30

.
Наименование документа:МИ 2588-2000
Тип документа:МИ(Методика измерений)
Статус документа:Не действует
Название:Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью измерительных комплексов с сужающими устройствами для значения эквивалентной шероховатости измерительных трубопроводов Rш*10000/D свыше 30
Краткое содержание:

1 Нормативные ссылки

2 Условные обозначения и термины

3 Средства измерений и вспомогательные устройства

4 Метод измерений

5 Подготовка к выполнению измерений

6 Методика выполнения измерения массового расхода

7 Измерения количества

8 Расчет погрешности мерений расхода и количества

Приложение А Значения эквивалентной шероховатости Rш внутренней поверхности измерительных трубопроводов

Приложение Б Примеры расчетов

Комментарий:Введена впервые.
Дата добавления в базу:01.09.2013
Дата актуализации:01.12.2013
Дата введение:25.04.2000
Доступно сейчас для просмотра:100% текста. Полная версия документа.
Организации:
Связанные документы:

ПР 50.2.022-99 ГСОЕИ. Порядок осуществления государственного метрологического контроля и надзора за применением и состоянием измерительных комплексов с сужающими устройствами

ГОСТ 30319.0-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

ГОСТ 8.563.2-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств

ГОСТ 8.563.1-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия

.

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
(ВНИИМС)
ГОССТАНДАРТА РОССИИ

 

РЕКОМЕНДАЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений.

РАСХОД И КОЛИЧЕСТВО ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ С СУЖАЮЩИМИ
УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ ЗНАЧЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ
ШЕРОХОВАТОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ТРУБОПРОВОДОВ Rш · 104/D СВЫШЕ 30

 

МИ 2588-2000

 

 

Москва

2000 г.

 

РАЗРАБОТАНА                    Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС), Всероссийским научно-исследовательским институтом расходометрии (ВНИИР)

ИСПОЛНИТЕЛИ:                Беляев Б.М. к.т.н. (ВНИИМС), Патрикеев В.Г. д.т.н. (ВНИИМС) (рук. темы), Личко А.А. к.т.н. (ВНИИР)

УТВЕРЖДЕНА ВНИИМС                                   25 апреля 2000 г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС                    25 апреля 2000 г.

ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

 

 

Государственная система обеспечения единства измерений.

Расход и количество жидкостей и газов.
Методика выполнения измерений
с помощью измерительных комплексов с
сужающими устройствами для значения
эквивалентной шероховатости измерительных
трубопроводов Rш · 104/D свыше 30

МИ 2588-2000

Настоящая рекомендация в дополнение к ГОСТ 8.563.1,2,3-97 регламентирует методику выполнения измерений расхода и количества жидкостей и газов измерительными комплексами со стандартными диафрагмами и соплами ИСА 1932 (ИК) в следующих диапазонах:

·     относительного диаметра диафрагм с угловым способом отбора давления в диапазоне от 0,75 до 0,80, при минимальном значении числа Рейнольдса равном 2104;

·     относительной эквивалентной шероховатости 104/D свыше 30 при относительном диаметре, изменяющимся в допустимых пределах (для диафрагм с угловым отбором перепада давления - 0,2 ≤ β ≤ 0,8 для диафрагм с фланцевым и трехрадиусным способами отбора давления 0,2 ≤ β ≤ 0,75; для сопел ИСА-1932 0,3 ≤ β ≤ 0,8);

·     эквивалентная шероховатость ИК не соответствует данным таблицы Б1 ГОСТ 8.563.1-97, а принимается по данным таблицы приложения А настоящей рекомендации;

·     значение внутреннего диаметра измерительного трубопровода для стандартных диафрагм с угловым способом отбора давления свыше 1000 мм и для сопел ИСА 1932 свыше 500 мм.

Государственный метрологический надзор и контроль за применением и состоянием ИК с сужающими устройствами выполняют в соответствии с ПР 50.2.022-99 с учетом положений настоящей рекомендации.

Настоящая методика предназначена для определения расхода и количества однофазных сред только в составе программных комплексов Расходомер-СТ и Флоуметрика, рекомендованных к применению НТК Госстандарта РФ по метрологии и измерительной технике.

1. Нормативные ссылки

В настоящей рекомендации использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.563.1-97. ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия.

ГОСТ 8.563.2-97. ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств.

ПР 50.2.022-99. ГСИ. Порядок осуществления Государственного метрологического контроля и надзора за применением и состоянием измерительных комплексов с сужающими устройствами.

ГОСТ 30319.0, 1, 2, 3-96. Газ природный Методы расчета физических свойств.

2. Условные обозначения и термины

В рекомендации использованы обозначения и термины, принятые в ГОСТ 8.563.1-97 и ГОСТ 8.563.2-97.

3. Средства измерений и вспомогательные устройства

3.1. Общие требования к средствам измерений

Измерения расхода и количества жидкостей и газов выполняют с помощью ИК, в состав которых входят основные узлы, перечисленные в разделе 1 ГОСТ 8.563.2-97.

3.2. Сужающие устройства

3.2.1. Конструкция диафрагм должна соответствовать требованиям п. 8.1 ГОСТ 8.563.1-97, сопел ИСА 1932 - пп. 9.1, 9.2, 9.3 и 9.4 ГОСТ 8.563.1-97.

3.2.2. Конструкция камер отбора давлений и выполнение отверстий для отбора давлений соответствуют требованиям п. 8.2 ГОСТ 8.563.1-97 для диафрагм и п. 9.5 ГОСТ 8.563.1-97 для сопел ИСА 1932.

Измерения внутреннего диаметра диафрагмы и горловины сопло ИСА 1932 выполняют в соответствии с требованиями п. 8.1.7 и п. 9.2.5 ГОСТ 8.563.1-97.

3.2.3. Сужающие устройства устанавливают в трубопровод в соответствии с требованиями раздела 7 ГОСТ 8.563.1-97.

3.3. Измерительный трубопровод

3.3.1. Измерительный трубопровод должен соответствовать требованиям п. 7.5 ГОСТ 8.563.1-97.

3.3.2. Измерения внутреннего диаметра выполняют в соответствии с требованиями п. 7.5.1.2. ГОСТ 8.563.1-97.

3.4. Средства измерений параметров потока

Требования к характеристикам средств измерений параметров потока, их монтажу и эксплуатации должны соответствовать разделам 4 и 6 ГОСТ 8.563.2-97.

4. Метод измерений

4.1. Принцип метода измерений расхода и количества жидкостей и газов с помощью измерительных комплексов с сужающими устройствами изложен в разделе 5 ГОСТ 8.563.1-97.

4.2. Уравнения для вычисления расхода жидкостей и газов представлены в п. 5.1 ГОСТ 8.563.2-97, уравнения для расчета количества среды приведены в п. 5.2 ГОСТ 8.563.2-97.

В разделе 6 настоящей рекомендации излагаются алгоритмы решения этих уравнений без упрощений по вычислению коэффициента истечения, принятых в п. 5.2 ГОСТ 8.563.1-97. При этом учтены следующие положения.

4.3. Уравнения для вычисления коэффициента истечения, поправочных коэффициентов на влияние шероховатости и притупления входной кромки диафрагмы используют в следующем виде.

4.3.1. Уравнение Штольца, используемое для расчета коэффициента истечения диафрагм (п. 8.3.2 ГОСТ 8.563.1-97), в настоящих рекомендациях имеет следующую область применения:

для диафрагм с угловым отбором перепада давления

d ≥ 12,5 мм; D ≥ 50 мм; 0,2 ≤ β ≤ 0,8;

5000Re при 0,2 ≤ β ≤ 0,45;

10000Re при 0,45 < β ≤ 0,75;

20000Re при 0,75 < β ≤ 0,8;

для диафрагм с фланцевым и трехрадиусным отбором перепада давления

d ≥ 12,5 мм; 1000 ≥ D ≥ 50 мм; 0,2 ≤ β ≤ 0,75;

1260β2DRe.

4.3.2. Для диафрагм с угловым, фланцевым и трехрадиусным отбором перепада давления величину поправочного коэффициента на шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода рассчитывают по следующим формулам:

при β < 0,3 и 104/D ≤ 25 или при β ≥ 0,3 и

Кш = 1;                                                                                  (4.1)

при β < 0,3 и 25 < 104/D ≤ 30 или при β ≥ 0,3 и 30 ≥ , а эквивалентная шероховатость выбрана по данным таблицы Б1 ГОСТ 8.563.1-97 или получена экспериментально по рекомендациям п. В.3.4. ГОСТ 8.563.1-97,

Kш = 1 + β4r0ARe,                                                                   (4.2)

где r0 = -0,04 + 0,07lg(104/D),

ARe = 0 - при 5000 < Re ≤ 104,

ARe = 1 - 0,25(lgRe - 6)2 - при 104 < Re < 106,

ARe = 1 - при Re ≥ 106;

при 104/D > 30 и условии, что эквивалентная шероховатость выбрана по данным приложения А настоящей рекомендации или получена экспериментально по рекомендациям п. В.3.4. ГОСТ 8.563.1-97,

Кш = 1 + 3,5β3,5(λ - λс)/С,                                                    (4.3)

где С - коэффициент истечения по формуле Штольца;

λ - коэффициент сопротивления трения рассчитываемый по следующей формуле:

λ = 0,11[(/D) + (68/Re)]0,25,                                             (4.3.1)

λc - коэффициент сопротивления трения трубопроводов, используемых для получения стандартных значений С:

λс = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re)]0,25.                                            (4.3.2)

Если Кш, полученное в результате расчета, менее единицы, то значение Кш = 1. Если Кш, полученное в результате расчета, больше 1,03, то принимается, что эквивалентная шероховатость стенок ИТ в данном угле учета превышает допускаемое значение и такой узел бракуется.

4.3.3. Поправочный коэффициент на притупление входной кромки отверстия диафрагмы определяют по следующим формулам:

при           /d ≤ 0,0004                                              Кп = 1,                                          (4.4)

при           /d > 0,0004                        Кn = 1,0547 - 0,0575ехр(-149/d),                  (4.5)

где средний радиус закругления входной кромки  рассчитывают по формуле (В.40) ГОСТ 8.563.1-97 в виде

 = 0,195 - (0,195 - )[1 - ехр(-τnn/3)](3/τпп)                   (4.6)

при τnn = 0                                                        = ,                                                     (4.7)

при τnn = 1 году                                 = 0,0292 + 0,850,                                           (4.8)

где - начальный радиус закругления входной кромки диафрагмы; определяют путем измерений, либо принимают равным 0,05 мм. Диаметр отверстия диафрагмы d подставляют в формулу (4.5) в мм.

Если Кп, полученное в результате расчета, менее единицы, то значение Кп = 1.

4.3.4. Уравнение для расчета коэффициента истечения сопел ИСА 1932 (п. 9.6.2 ГОСТ 8.563.1-97) в настоящей рекомендации имеет следующую область применения:

d ≥ 12,5 мм; D ≥ 50 мм; 0,3 ≤ β ≤ 0,8;

7 · 104 ≤ Re ≤ 5 · 107 при 0,3 ≤ β ≤ 0,44;

2 · 104 ≤ Re ≤ 5 · 107 при β > 0,45.

4.3.5. Для сопел ИСА 1932 величину поправочного коэффициента на шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода рассчитывают по следующим формулам:

при β < 0,35 и 104/D ≤ 25 или при β ≥ 0,35 и    Кш = 1;     (4.9)

при β < 0,35 и 25 < 104/D ≤ 30 или при β ≥ 0,35 и 30 ≥ , а эквивалентная шероховатость выбрана по данным таблицы Б1 ГОСТ 8.563.1-97 или получена экспериментально по рекомендациям п. В.3.4. ГОСТ 8.563.1-97

Kш = 1 + β4r0ARe,                                                                   (4.10)

где r0 = -0,025 + 0,045lg(104/D),

ARe = 1 - 0,25(lgRe - 6)2 - при 2 · 104 < Re < 106,

ARe = 1 - при Re ≥ 106.

При 104/D > 30 и условии, что эквивалентная шероховатость выбрана по данным приложения А настоящей рекомендации или получена экспериментально по рекомендациям п. В.3.4 ГОСТ 8.563.1-97,

Кш = 1 + 3,5Аβ3,5(λ - λс)/В,                                                  (4.11)

где А = [0,0045lg(104/D) - 0,025]/[0,007lg(104/D) - 0,04]    (4.12)

В = 0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8.

Значения λ и λс рассчитывают по формулам (4.3.1) и (4.3.2).

Если Кш, полученное в результате расчета, менее единицы, то значение Кш = 1. Если Кш, полученное в результате расчета, больше 1,03, то принимается, что эквивалентная шероховатость стенок ИТ в данном угле учета превышает допускаемое значение и такой узел бракуется.

4.4. Коэффициент расширения ε, при принятых в настоящих рекомендациях условиях измерений, рассчитывают для диафрагм по формуле (8.10) ГОСТ 8.563.1-97

ε = 1 - (0,41 + 0,35β4)Δр/(к · р),                                         (4.13)

для сопел ИСА 1932 по формуле (9.8) ГОСТ 8.563.1-97

ε = {[к · ψ2к/(к - 1)][(1 - β4)/(1 - β4ψ2/к)][(1 - ψ(к-1)/к)/(1 - ψ)]}0,5,   (4.14)

где ψ = 1 - Δр/р.

4.5. Значение эквивалентной шероховатости внутренней поверхности стенок измерительного трубопровода определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.563.1-97 или по приложению А настоящей рекомендации.

4.6. Значения плотности (в рабочих (ρ) или стандартных (ρс) условиях), коэффициент динамической вязкости (μ) и показатель адиабаты (к), определяют по методикам, установленным в ГОСТ 30319.0...3-96, по данным Государственной службы стандартных справочных данных (ГСССД) или на основании данных лабораторных анализов, выполненных в соответствии с действующими стандартами.

4.7. Измерения расхода и суточного количества проводят на основании данных информационных каналов по средним значениям за период осреднения (Δτ) по разности давления на сужающем устройстве (Δр), по абсолютному давлению на входе в сужающее устройство (р) и по температуре среды (t), которые поступают на вход вычислителя в реальном масштабе времени или находятся по планиметрическим числам и по методикам, установленным в п. 5.2.3 и в приложении Г ГОСТ 8.563.2-97.

5. Подготовка к выполнению измерений

5.1. Перед измерениями проверяют соответствие комплектности технической документации требования ПР 50.2.022-99.

5.2. Перед измерениями проверяют герметичность всех узлов и соединений, в которых находится среда.

5.3. Все средства измерений приводят в рабочее состояние и измеряют действительные значения параметров, по которым определяют количество или (и) расход среды (см. приложение А ГОСТ 8.563.2-97).

6. Методика выполнения измерения массового расхода.

Независимо от области изменения параметров измерительного комплекса с сужающими устройствами, измерения массового расхода являются косвенными измерениями и их выполняют в два этапа.

6.1. Первый этап. Формирование расчетных данных

6.1.1. Рассчитывают значение относительной площади β

6.1.1.1. Рассчитывают значение температурного коэффициента линейного расширения для материала сужающего устройства и измерительного трубопровода по формуле (В.5) ГОСТ 8.563.1-97

γ = 10-6(ас + 10-3t · bc - 10-6t2cc),

где аc, bc и сс - значения постоянных коэффициентов, которые выбирают по табл. В.1 ГОСТ 8.563.1-97 в зависимости от материала сужающего устройства и измерительного трубопровода.

Если значения температурного коэффициента линейного расширения известны (например, из сертификата на металл завода-изготовителя), то значение «γ» не рассчитывают, а принимают по данным сертификата.

6.1.1.2. Рассчитывают значения диаметра сужающего устройства d и внутреннего диаметра измерительного трубопровода D в рабочих условиях

d = d20[1 + γ(t - 20)],

D = D20[1 + γ(t - 20)].

Проверяют выполнение условий d > dmin и DminD < Dmax, где dmin равно 12,5 мм, а Dmin и Dmax указаны в п. 4.3.1 (диафрагмы) и п. 4.3.4 (сопла ИСА 1932) (здесь и далее номера пунктов и формул без ссылок на НД соответствуют настоящей рекомендации).

6.1.1.3. Рассчитывают относительный диаметр сужающего устройства β = d/D и проверяют выполнение условий βmin ≤ β ≤ βmax. Величины βmin и βmax для диафрагм и для сопел ИСА определяют по п. 4.3.1 и п. 4.3.4.

6.1.2. Проводится расчет C(β) = C~/(1 - β4)0,5,

где С~ считают по формуле (8.8) ГОСТ 8.563.1-97 для диафрагм в виде

С~ = 0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8 + [0,090L1β4/(1 - β4)] - 0,0337L2β3,

где L1 = L2 = 0 (угловой отбор перепада давления);

L1 = 1; L2 = 0,47 (трехрадиусный отбор перепада давления);

L1 = L2 = 25,4/D (фланцевый отбор перепада давления);

(D выражено в мм, а если L1 ≥ 0,4333, 0,09L1 = 0,039)

и по формуле (9.6) ГОСТ 8.563.1-97 для сопел ИСА 1932 в виде С~ = 0,9900 - 0,2262β4,1.

6.1.3. Проводят расчет

B(β) = 0,0029β2,5/(1 - β4)0,5 - для диафрагм и В(β) = (33β2,15 - 17,5)10-4β2/(1 - β4)0,5 - для сопел ИСА 1932.

6.1.4. Рассчитывают поправочный коэффициент на притупление входной кромки отверстия диафрагмы по п. 4.3.3.

6.1.5. При течении газа рассчитывают коэффициент расширения ε по п. 4.4. При течении жидкости коэффициент расширения равен единице.

6.1.5.1. Измеряют среднее значение разности давления на сужающем устройстве (Δр) и среднее значение абсолютного давления на входе сужающего устройства (р) в соответствии с п. 4.7.

6.1.5.2. Определяют показатель адиабаты рекомендациям п. 4.6

6.1.5.3. Проверяют выполнение условия (п. 6.3.3) ГОСТ 8.563.1-97 - Δр/р ≤ 0,25. Если условие не выполнено, уменьшают разность давлений или увеличивают давление на входе в сужающее устройство.

Если условие (п. 6.3.3) ГОСТ 8.563-97 выполнено, расчет продолжают.

6.1.5.4. Рассчитывают коэффициент расширения ε по формуле (4.13) для диафрагм или по формуле (4.14) для сопел ИСА 1932.

6.1.6. Рассчитывают обобщенный параметр Сф.

6.1.6.1. Измеряют среднее значение разности давлений на сужающем устройстве Δр с учетом рекомендаций п. 4.7.

6.1.6.2. Проверяют условие однофазности течения жидкости (п. 6.3.2.) ГОСТ 8.563.1-97 (отсутствие вскипания жидкости в сжатом сечении сужающего устройства)

Δр < p - pvp.

Давление насыщенных паров жидкости при температуре на входе с сужающее устройство рvp определяют по данным ГСССД или по данным лабораторных анализов, выполненных в соответствии с действующими стандартами.

Если условие однофазности не выполнено, уменьшают разность давлений на сужающем устройстве.

6.1.6.3. Определяют значение плотности в рабочих условиях (ρ) и коэффициент динамической вязкости (μ), выраженное в единицах СИ, по рекомендациям п. 4.6

6.1.6.4. Рассчитывают обобщенный параметр

Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5.

6.1.7. Рассчитывают поправку на влияние шероховатости внутренней поверхности измерительного трубопровода на коэффициент расхода.

6.1.7.1. Проверяют величину относительной эквивалентной шероховатости, при которой поправку на влияние шероховатости не вводят по рекомендациям п. 4.3.2 (диафрагмы) и п. 4.3.5 (сопла ИСА 1932).

При выполнении вышеуказанных условий поправка на шероховатость равна единице. В противном случае выбирают формулу по расчету поправки на шероховатость по данным п. 4.3.2 (диафрагмы) или 4.3.5 (сопла ИСА 1932).

6.1.7.2. Проверяют величину относительной эквивалентной шероховатости, при которой расчет по ГОСТ 8.563.1-97 не может быть выполнен:

104/D > 30.

6.1.7.3. Проводят выбор метода расчета поправки на шероховатость внутренней поверхности измерительного трубопровода и методики выполнения измерений массового расхода.

6.1.7.3.1. Если эквивалентная шероховатость выбрана по данным приложения Б1 ГОСТ 8.563.1-97 и условие п. 6.1.7.2 не выполнено и Кш > 1, расчет поправки на шероховатость выполняют на втором этапе по формулам 4.2 (диафрагмы) и 4.10 (сопла ИСА 1932). Методика выполнения измерения расхода изложена в п. 6.2.1.

6.1.7.3.2. Если эквивалентная шероховатость выбрана по данным приложения А настоящей рекомендации и Кш > 1, расчет поправки на шероховатость выполняют по формулам 4.3 (диафрагмы) и 4.11 (сопла ИСА 1932). Методика выполнения измерения расхода изложена в п. 6.2.2.

6.1.7.3.3. Если Кш = 1 и величину эквивалентной шероховатости находят по данным приложения А или β > 0,75 (диафрагмы), методика выполнения измерения расхода изложена в п. 6.2.3.

6.2. Второй этап. Измерение массового расхода.

Вычисление массового расхода выполняют в следующей последовательности.

6.2.1. Если поправку на шероховатость рассчитывают по п. 6.1.7.3.1, то:

6.2.1.1. Рассчитывают значение поправки на шероховатость по п. 4.3.2 (диафрагмы) или п. 4.3.5 (сопла ИСА 1932).

6.2.1.1.1. Рассчитывают параметр r0 по формулам

для сопел ИСА 1932

r0 = -0,025 + 0,045lg(104/D);

для диафрагм

r0 = -0,04 + 0,07lg(104/D).

6.2.1.1.2. Принимают значение ARe = 0,5.

6.2.1.1.3. Рассчитывают значение Кш1

Кш1 = 1 + β4r00,5.

6.2.1.2. Рассчитывают параметр

Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКш1 · Кn)]a,

где a = 0,75 для диафрагм и а = 1,15 для сопел ИСА 1932.

6.2.1.3. Рассчитывают параметр

Кc = 1 - ПсU4a+1

где U4 = 1 - ПcU3a+1; U3 = 1 - ПсU2a+1; U2 = 1 - ПcU1a+1; U1 = 1 - Пс.

6.2.1.4. Рассчитывают число Рейнольдса

Re1 = [С(β)Кш1 · Кn/Кс]β2Сф.

6.2.1.5. Рассчитывают значение ARe

ARe = 0 - при 5000 < Re1 £ 104,

ARe = 1 - 0,25(lgRe1 - 6)2 - при 104 < Re1 < 106,

ARe = 1 - при Re1 ≥ 106.

6.2.1.6. Рассчитывают значение Кш2

Кш2 = 1 + β4r0АRе.

6.2.1.7. Повторяют расчеты с п. 6.2.1.2 по п. 6.2.1.4 и находят Re2

6.2.1.8. Рассчитывают коэффициент расхода

6.2.1.8.1. Рассчитывают значение ARe

ARe = 0 - при 5000 < Re2 £ 104,

ARe = 1 - 0,25(lgRe2 - 6)2 - при 104 < Re2 < 106,

ARe = 1 - при Re2 ≥ 106.

6.2.1.8.2. Рассчитывают значение Кш3

Kш3 = 1 + β4r0ARe.

6.2.1.8.3. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

KRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)a.

6.2.1.8.4. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКш3 · Кn.

6.2.1.9. Рассчитывают предварительное значение массового расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5.

6.2.1.10. Рассчитывают окончательное значение числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ).

6.2.1.11. Рассчитывают коэффициент расхода.

6.2.1.11.1. Рассчитывают значение ARe

ARe = 0 - при 5000 < Re ≤ 104,

ARe = 1 - 0,25(lgRe - 6)2 - при 104 < Re < 106,

ARe = 1 - при Re ≥ 106.

6.2.1.11.2. Рассчитывают значение Кш

Кш = 1 + β4r0ARe.

6.2.1.11.3. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

KRe = 1 + (B/C~)(106/Re)a.

6.2.1.11.4. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КRеКшКn.

6.2.1.12. Рассчитывают значение массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5.

6.2.2. Если поправка на шероховатость рассчитана по 6.1.7.3.2, то:

6.2.2.1. Рассчитывают значение Кш1.

6.2.2.1.1. Рассчитывают значение λ1 = 0,11[(/D) + (68/106)]0,25.

6.2.2.1.2. Рассчитывают значение λс1 = 0,11[4 · 10-4 + (68/106)]0,25.

6.2.2.1.3. Рассчитывают значение С1 = С~ + В.

6.2.2.1.4. Рассчитывают значение Кш1 = 1 + 3,5β3,5(λ1 - λс1)/С1.

6.2.2.2. Рассчитывают параметр

Пс = {B(β)/[C(β)a+1]}[106/(β2CфКш1 · Кп)]a,

где а = 0,75 для диафрагм и а = 1,15 для сопел ИСА 1932.

6.2.2.3. Рассчитывают параметр Кс = 1 - ПсU4a+1,

где U4 = 1 - ПcU3a+1; U3 = 1 - ПсU2a+1; U2 = 1 - ПcU1a+1; U1 = 1 - Пс.

6.2.2.4. Рассчитывают число Рейнольдса Re1 = [С(β)Кш1 · Кn/Кс]β2Сф.

6.2.2.5. Рассчитывают значение Кш2

6.2.2.5.1. Рассчитывают значение λ2 = 0,11[(/D) + (68/Re1)]0,25.

6.2.2.5.2. Рассчитывают значение λс2 = 0,11[4 · 104 + (68/Re1)]0,25.

6.2.2.5.3. Рассчитывают значение С2 = С~ + В(106/Re1)a.

6.2.2.5.4. Рассчитывают значение Кш2 = 1 + 3,5β3,5(λ2 - λс2)/С2.

6.2.2.6. Рассчитывают число Рейнольдса.

6.2.2.6.1. Рассчитывают значение параметра

Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКш2 · Кп)]a,

где а = 0,75 для диафрагм и a = 1,15 для сопел ИСА 1932.

6.2.2.6.2. Рассчитывают параметр Кс = 1 - ПсU4a+1,

где U4 = 1 - ПcU3a+1; U3 = 1 - ПсU2a+1; U2 = 1 - ПcU1a+1; U1 = 1 - Пс.

6.2.2.6.3. Рассчитывают число Рейнольдса Re2 = [С(β)Кш2 · Кп/Кс]β2Сф.

6.2.2.7. Рассчитывают значение Кш3.

6.2.2.7.1. Рассчитывают значение λ3 = 0,11[(/D) + (68/Re2)]0,25.

6.2.2.7.2. Рассчитывают значение λс3 = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re2)]0,25.

6.2.2.7.3. Рассчитывают значение С3 = С~ + В(106/Re2)a.

6.2.2.7.4. Рассчитывают значение Кш3 = 1 + 3,5β3,5(λ3 - λc3)/C3.

6.2.2.8. Рассчитывают коэффициент расхода.

6.2.2.8.1. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)a.

6.2.2.8.2. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКш3 · Кп.

6.2.2.9. Рассчитывают предварительное значение массового расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5.

6.2.2.10. Рассчитывают окончательное значение числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ).

6.2.2.11. Рассчитывают коэффициент расхода.

6.2.2.11.1. Рассчитывают значение Кш.

6.2.2.11.1.1. Рассчитывают значение λ = 0,11[(/D) + (68/Re)]0,25.

6.2.2.11.1.2. Рассчитывают значение λс = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re)]0,25.

6.2.2.11.1.3. Рассчитывают значение С = С~ + В(106/Re)a.

6.2.2.11.1.4. Рассчитывают значение Кш = 1 + 3,5β3,5(λ - λc)/С.

6.2.2.11.1.5. Проверяют выполнение условия Кш ≤ 1,03.

6.2.2.12. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (B/C~)(106/Re)a.

6.2.2.13. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКшКп.

6.2.2.14. Рассчитывают значение массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5.

6.2.3. Если поправка на шероховатость рассчитана по 6.1.7.3.3, то:

6.2.3.1. Рассчитывают параметр

Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКп)]a,

где а = 0,75 для диафрагм и a = 1,15 для сопел ИСА 1932.

6.2.3.2. Рассчитывают параметр

Кс = 1 - ПсU4а+1

где U4 = 1 - ПcU3a+1; U3 = 1 - ПсU2a+1; U2 = 1 - ПcU1a+1; U1 = 1 - Пс.

6.2.3.3. Рассчитывают число Рейнольдса

Re = [С(β)Кп/Кс]β2Сф.

6.2.3.4. Рассчитывают коэффициент расхода

6.2.3.4.1. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (B/C~)(106/Re)a.

6.2.3.4,2. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКп.

6.2.3.5. Рассчитывают массовый расход

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5.

7. Измерения количества

7.1. Измерения количества проводят по средним значениям (условно-постоянные величины) разности давления, абсолютного давления, температуры и состава среды за период осреднения (Δτ) в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 5.2.3 ГОСТ 8.563.2-97.

7.2. Массу за установленное время или сектор (τi), в пределах которого одновременно и разность давлений, и абсолютное давление, и температура, и состав среды остаются условно-постоянными, определяют как произведение массового расхода на время τi. Объем в стандартных условиях за установленное время определяется как отношение массы к плотности в стандартных условиях.

7.3. Суточную массу или объем определяют суммированием массы (объема), полученных в п. 7.2., с учетом, что сумма установленного времени по секторам, где разность давлений, абсолютное давление, температура и состав остается условно-постоянным, составляет 24 часа.

8. Расчет погрешности измерений расхода и количества

8.1. Рассчитывают погрешность измерений расхода по формулам раздела 9 ГОСТ 8.563.2-97 с учетом того, что погрешность расчета корректирующего коэффициента на шероховатость внутренних стенок измерительного трубопровода для диафрагм и сопел ИСА 1932 проводят по формулам: В.35 и В.43 ГОСТ 8.563.1-97

δКш = (Кш - 1)100 %.

Если величины рассчитанных погрешностей меньше нуля или D > 0,3 или Кш = 1, то δКш = 0.

8.2. Рассчитывают погрешность измерений количества с учетом дополнительной систематической погрешности, вызванной осреднением при формировании условно-постоянной величины (по формулам п. 5.2.3. ГОСТ 8.563.2-97).

8.2.1. Рассчитывают дополнительную систематическую погрешность по формуле (5.26) ГОСТ 8.563.2-97

где  ув и ун - верхнее и нижнее значение в диапазоне измерения параметров за период осреднения, q - общее обозначение, принятое для массового и объемного расхода при рабочих или стандартных условиях;  где q1 - расход при у = ув, q2 - расход при у = (ув + ун)/2, q3 - расход при y = .

Если дополнительная систематическая погрешность составляет менее 1/3 результирующей систематической погрешности количества, рассчитанной по п. 9.4.5 ГОСТ 8.563.2-97, ею пренебрегают.

Если полученная дополнительная погрешность превышает допускаемую для учета погрешность, уменьшают период осреднения (Δτ) того параметра, который вносит максимальный вклад в дополнительную погрешность.

8.2.2. Рассчитывают погрешность измерения количества по формуле (9.27) с учетом п. 5.2.3. ГОСТ 8.563.2-97

где  и  - систематическая составляющая соответственно погрешности расхода, рассчитанная при средних параметрах потока за время измерений, и дополнительная погрешность, вызванная осреднением при расчете расхода по условно-постоянной величинам, δτ - инструментальная погрешность измерений интервала времени.

Случайную составляющую из погрешности измерений количества исключают, как пренебрежимо малую.

В Приложении Б даны примеры расчетов массового расхода в соответствии с рекомендациями настоящих МИ.

Приложение А

Значения эквивалентной шероховатости внутренней поверхности измерительных трубопроводов

Материал

Вид, состояние поверхности стенки трубы и условия её эксплуатации

, мм

Вид нормативного документа

Сталь

Новая бесшовная:

- холоднодеформированная

< 0,03

ГОСТ 8.563.1-97

- горячеформованная

< 0,1

- прокатная

< 0,1

Цельнотянутая:

 

 

- паропроводы, работающие периодически, и конденсатопроводы с открытой системой сбора конденсата

0,5

 

- газопроводы после нескольких лет эксплуатации в различных условиях (корродированные или с небольшими отложениями)

0,6

МИ 2588-2000

- воздуховоды сжатого воздуха

0,8

 

- конденсатопроводы, работающие периодически, и водяные теплопроводы

1,0

 

Цельносварная:

- магистральные газопроводы после нескольких лет эксплуатации

0,5

 

- магистральные газопроводы после 20 лет эксплуатации

1,1

 

- трубы, загрязненные в процессе эксплуатации на воде, не корродированные

< 1

 

Новая спирально-навитая сварная

0,1

 

Новая, сваренная продольно:

 

 

- с незначительным налетом ржавчины

< 0,2

ГОСТ 8.563.1-97

- ржавая

< 0,3

-с накипью

< 1,5

МИ 2588-2000

- с большим отложением накипи

2

Битуминизированная:

 

ГОСТ 8.563.1-97

- новая

< 0,05

- в обычном состоянии

< 0,2

Оцинкованная:

 

- новая

< 0,15

- бывшая в употреблении

0,18

Чугун

Новая

0,25

ГОСТ 8.563.1-97

Ржавая

< 1,2

С накипью

< 1,5

Битуминизированная, новая

< 0,05

Асбоцемент

Облицованная и необлицованная, новая

< 0,03

ГОСТ 8.563.1-97

Необлицованная, в обычном состоянии

0,05

Цветной металл, стекло

Ровная, без осадков

< 0,03

Приложение Б

Примеры расчетов

Пример 1

1. Исходные данные:

1.1. Технологическая среда............................................................. вода

1.2. Температура, t, °С..................................................................... 10

1.3. Абсолютное давление на входе в диафрагму, p, Па.............. 400000

1.4. Давление насыщенных паров при t, pvp, Па............................ 1227

1.5. Плотность в рабочих условиях, ρ, кг/м3.................................. 999,85

1.6. Динамическая вязкость в рабочих условиях, μ, Па · с.......... 0,0013067

1.7. Внутренний диаметр трубопровода при 20 °С, D20, мм........ 100,00

1.8. Внутренний диаметр отверстия диафрагмы

при 20 °С, d20, мм............................................................................. 76,504

1.9. Труба стальная, сваренная продольно с незначительным налетом ржавчины.

Эквивалентная шероховатость, , мм.......................................... 0,2

1.10. Сужающее устройство - диафрагма с угловым отбором перепада давления

1.11. Перепад давления на диафрагме, Δр, Па.............................. 25000

1.12. Материал трубопровода......................................................... Сталь 35

Материал диафрагмы............................................................. Сталь 12Х18Н10Т

1.13. Радиус закругления острой кромки, , мм.......................... 0,05

1.14. Межповерочный интервал, τпп, лет....................................... 1

1.15. Проверяют условие отсутствия кипения в диафрагме

Δр < р - pvp = 400000 - 1227 = 398770 - кипения нет.

2. Расчет расхода

2.1. Первый этап

2.1.1. Расчет относительного диаметра

2.1.1.1. Температурный коэффициент линейного расширения, γ, (°С)-1:

- для стали 35 (γD)............................................................................. 1,030344 · 10-5,

- для стали 12Х18Н10Т (γd).............................................................. 1,568235 · 10-5.

2.1.1.2. Внутренний диаметр трубопровода в рабочих условиях, мм

D = D20[1 + γD(t - 20)] = 100[1 + 1,030344 · 10-5(10 - 20)] = 99,989697.

Внутренний диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях, мм

d = d20[1 + γd(t - 20)] = 76,504[1 + 1,568235 · 10-5(10 - 20)] = 76,492002.

2.1.1.3. Относительный диаметр

β = d/D = 76,492002/99,9896977 = 0,764998845 < 0,8 и более 0,2

2.1.2. Расчет С(β) = (0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8)/(1 - β4)0,5 = 0,730193613.

2.1.3. Расчет В(β) = 0,0029β2,5/(1 - β4)0,5 = 0,001830617.

2.1.4. Проводят расчет Кn.

2.1.4.1. Так как τnn = 1 году,  = 0,0292 + 0,850 = 0,0717.

2.1.4.2.  = 0,000937353 > 0,0004.

2.1.4.3. Кn = 1,0547 - 0,0575ехр(-149/d) = 1,004695182.

2.1.5. Так как среда несжимаема, коэффициент расширения ε = 1.

2.1.6. Расчет Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5 = 541043,0055.

2.1.7. Расчет относительной эквивалентной шероховатости (104/D) = (0,2 · 104/99,9897) = 20,0020609.

Проверяют выполнения условия (8.6) ГОСТ 8.563.1-97. При β > 0,3 имеем

 Кш > 1.

Так как выполняется п. 6.1.7.3.1, выбирают методику расчета Кш и массового расхода по п. 6.2.1.

2.2. Второй этап

2.2.1. Проводят расчет Кш при ARe = 0,5.

Расчет r0 = -0,04 + 0,07lg(104/D) = 0,051075232.

2.2.2. Расчет Кш = 1 + β4r0ARe = 1,008746282.

2.2.3. Расчет Пc = {B(β)/[C(β)1,75]}[106/β2CфКшКn)]0,75 = 0,007443955.

2.2.4. Расчет Кс = 0,992651509.

2.2.5. Расчет Re1 = [C(β)KпKш/Kc]β2Сф = 236053,7123.

2.2.6. Расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re1 = 236053,7123 < 106,

ARe = 1 - 0,25(lgRe1 - 6)2 = 0,901721147.

2.2.7. Расчет Кш = 1 + β4r0ARe = 1,015773415.

2.2.8. Расчет Пc = {B(β)/[C(β)a+1]}[106/β2CфKшKn)]a.

При a = 0,75: Пc = 0,007405299.

2.2.9. Расчет Кс = 0,992689184.

2.2.10. Расчет Re2 = [C(β)КпКш/Кс]β2Сф = 237689,0895.

2.2.11. Расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re2 = 237689,0895 < 106,

ARe = 1 - 0,25(lgRe2 - 6)2 = 0,902658885.

2.2.12. Расчет Кш = 1 + β4r0ARe = 1,015789818.

2.2.13. Расчет КRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)0,75 = 1,007364658.

2.2.14. Расчет коэффициента расхода

α = С(β)КReКпКш = 0,750169995.

2.2.15. Расчет расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 24,39143116 кг/с.

2.2.16. Расчет окончательного значения числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ) = 237692,9278378.

2.2.17. Расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re = 237692,9278 < 106, ARe = 1 - 0,25(lgRe - 6)2 = 0,902661073.

2.2.18. Расчет Кш = 1 + β4r0ARe = 1,015789856.

2.2.19. Расчет КRe = 1 + (B/C~)(106/Re)0,75 = 1,007364568.

2.2.20. Расчет коэффициента расхода

α = С(β)КReКпКш = 0,750693909.

2.2.21. Расчет результата измерений массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 24,39142991546 кг/с.

Примечание. Расход, рассчитанный по алгоритмам ИСО, дает (qm)iso = 24,391429919359 кг/с. Результат в п. 2.2.21 совпадает с (qm)iso с точностью до 10 значащих цифр. Число Рейнольдса по алгоритмам ИСО Reiso = 237692,9157858.

Пример 2

1. Исходные данные.

1.1. Измеряемая среда........................................................................... вода

1.2. Температура, t, °C.......................................................................... 10

1.3. Абсолютное давление на входе в диафрагму, р, Па................... 400000

1.4. Давление насыщенных паров при t, pvp, Па................................. 1227

1.5. Плотность в рабочих условиях, ρ, кг/м3....................................... 999,85

1.6. Динамическая вязкость в рабочих условиях, μ, Па · с............... 0,001307

1.7. Внутренний диаметр трубопровода при 20 °С, D20, мм............. 100,00

1.8. Внутренний диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, d20, мм 56,500

1.9. Труба стальная, конденсатопроводы с открытой системой сбора конденсата. Эквивалентная шероховатость, , мм.................................................... 0,5

1.10. Сужающее устройство: диафрагма с угловым отбором перепада давления

1.11. Перепад давления на диафрагме, Δр, Па................................... 25000

1.12. Материал трубопровода.............................................................. Сталь 35

Материал диафрагмы.................................................................. Сталь 12X18H10T

1.13. Радиус закругления острой кромки, , мм............................... 0,05

1.14. Межповерочный интервал, τпп, лет............................................ 1

1.15. Проверяют условие отсутствия кипения в диафрагме Δр < р - pvp = 400000 - 1227 = 398770 - кипения нет.

2. Расчет расхода

2.1. Первый этап

2.1.1. Расчет относительного диаметра.

2.1.1.1. Температурный коэффициент линейного расширения, γ, (°С)-1:

- для стали 35 (γD)................................................................................. 1,030344 · 10-5,

- для стали 12Х18Н10Т (γd).................................................................. 1,568235 · 10-5.

2.1.1.2. Внутренний диаметр трубопровода в рабочих условиях, мм

D = D20[1 + γD(t - 20)] = 100[1 + 1,030344 · 10-5(10 - 20)] = 99,989697.

Внутренний диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях, мм

d = d20[1 + γd(t - 20)] = 56,500[1 + 1,568235 · 10-5(10 - 20)] = 56,491139.

2.1.1.3. Относительный диаметр

β = d/D = 56,4911139/99,989697 = 0,564969606 < 0,8 и более 0,2.

2.1.2. Расчет С(β) = (0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8)/(1 - β4)0,5 = 0,636701646.

2.1.3. Расчет В(β) = 0,0029β2,5/(1 - β)0,5 = 0,000734166.

2.1.4. Проводят расчет Кn.

2.1.4.1. Так как τnn = 1 году,  = 0,0292 + 0,850 = 0,0717.

2.1.4.2.  = 0,001269226 > 0,0004.

2.1.4.3. Кп = 1,0547 - 0,0575ехр(-149) = 1,007107731.

2.1.5. Так как среда несжимаема, коэффициент расширения ε = 1.

2.1.6. Расчет Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5 = 540918,818.

2.1.7. Расчет относительной эквивалентной шероховатости

(104/D) = (0,5 · 104/99,9897) = 50,00515225 > 30,

Проверяют выполнение условия (8.6) ГОСТ 8.563.1-97. При β > 0,3 имеем

 4,380636576, Кш > 1.

Так как выполняется п. 6.1.7.3.2., выбирают методику расчета Кш и массового расхода по п. 6.2.2.

2.2. Второй этап

2.2.1. Рассчитывают значение Кш1

2.2.1.1. λ1 = 0,11[(/D) + (68/106)]0,25 = 2,93503 · 10-2;

2.2.1.2. λс1 = 0,11[4 · 10-4 + (68/106)]0,25 = 1,61791 · 10-2;

2.2.1.3. С1 = С~ + В = 0,6940919;

2.2.1.4. Кш1 = 1 + 3,5β3,5(λ1 - λc1)/С1 = 1,0130438.

2.2.2. Рассчитывают параметр

Пc = {B(β)/[C(β)1,75]}[106/(β2CфКш1 · Кn)]0,75 = 5,96157 · 10-3,

2.2.3. Рассчитывают параметр Кc = 1 - ПсU41,75 = 0,9940998.

2.2.4. Рассчитывают число Рейнольдса

Re1 = [C(β)Кш1 · Кn/Kc]β2Сф = 1,125209 · 105.

2.2.5. Рассчитывают значение Кш2.

2.2.5.1. λ2 = 0,11[/D) + (68/Re1)]0,25 = 3,009772 · 10-2;

2.2.5.2. λc2 = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re1)]0,25 = 1,958222 · 10-2;

2.2.5.3. С2 = С~ + B(106/Re1)0,75 = 0,6069774;

2.2.5.4. Кш2 = 1 + 3,5β3,5(λ2 - λc2)/C2 = 1,008219.

2.2.6. Рассчитывают число Рейнольдса.

2.2.6.1. Пс = {B(β)/[C(β)1,75]}[106/(β2CфКш2 · Кn)]0,75 = 5,970992 · 10-3.

2.2.6.2. Рассчитывают параметр Кс = 1 - ПсU41,75 = 0,9940906.

2.2.6.3. Рассчитывают число Рейнольдса

Re2 = [C(β)2 · Kn/Kc]β2Сф = 1,122853 · 105.

2.2.7. Рассчитывают значение Кш3

2.2.7.1. λ3 = 0,11[(/D) + (68/Re2)]0,25 = 3,009942 · 10-2;

2.2.7.2. λс3 = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re2)]0,25 = 1,95884 · 10-2;

2.2.7.3. С3 = С~ + B(106/Re2)0,75 = 0,606983;

2.2.7.4. Кш3 = 1 + 3,5β3,5(λ3 - λс3)/С3 = 1,008215.

2.2.8. Рассчитывают коэффициент расхода

2.2.8.1. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

KRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)0,75 = 1,005945.

2.2.8.2. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКш3 · Кn = 0,6503381.

2.2.9. Рассчитывают предварительное значение массового расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 11,5250335 кг/с.

2.2.10. Рассчитывают окончательное значение числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ) = 112284,93.

2.2.11. Рассчитывают коэффициент расхода.

2.2.11.1. Рассчитывают значение Кш.

2.2.11.1.1. λ = 0,11[(/D) + (68/Re)]0,25 = 3,009943 · 10-2;

2.2.11.1.2. λс = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re)]0,25 = 1,958841 · 10-2;

2.2.11.1.3. С = С~ + В(106/Re)0,75 = 0,606983;

2.2.11.1.4. Кш = 1 + 3,5β3,5(λ - λc)/C = 1,008215.

2.2.11.1.5. Проверяют выполнение условия Кш < 1,03.

2.2.12. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (В/С~)(106/Re)0,75 = 1,00594452.

2.2.13. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКшКn = 0,6503381.

2.2.14. Рассчитывают значение массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 11,52503359 кг/с.

Примечание. Расход, рассчитанный по алгоритмам ИСО, дает (qm)iso = 11,52503359 кг/с. Результат полностью совпадает с результатом, полученным в п. 2.2.14. Число Рейнольдса по алгоритмам ИСО Reiso = 112284,93

Пример 3

1. Исходные данные:

1.1. Технологическая среда.................................................................. природный газ

1.2. Температура, t, °C.......................................................................... 10

1.3. Абсолютное давление на входе в диафрагму, р, Па................... 400000

1.4. Показатель адиабаты в рабочих условиях, к................................ 1,305

1.5. Плотность в рабочих условиях, ρ, кг/м3....................................... 2,82685

Плотность в стандартных условиях, ρс, кг/м3..................................... 0,68710738

1.6. Динамическая вязкость в рабочих условиях, μ, Па · с............... 1,0723 · 10-5

1.7. Внутренний диаметр трубопровода при 20 °С, D20, мм............. 100,00

1.8. Внутренний диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, d20, мм 76,504

1.9. Труба стальная, сваренная продольно с незначительным налетом ржавчины.

Эквивалентная шероховатость, , мм............................................... 0,2

1.10. Сужающее устройство - диафрагма с угловым отбором перепада давления

1.11. Перепад давления на диафрагме, Δр, Па................................... 1000

1.12. Материал трубопровода.............................................................. Сталь 35

Материал диафрагмы............................................................................ Сталь 12Х18Н10Т

1.13. Радиус закругления острой кромки, , мм............................... 0,05

1.14. Межповерочный интервал, τnn, лет............................................ 1

1.15. Проверяют выполнение условия Δp/p = 1000/400000 = 0,0025 < 0,25.

2. Расчет расхода

2.1. Первый этап

2.1.1. Расчет относительного диаметра.

2.1.1.1. Температурный коэффициент линейного расширения, γ, (°С)-1:

- для стали 35 (γD)............................................................................ 1,030344 · 10-5,

- для стали 12Х18Н10Т (γd)............................................................. 1,568235 · 10-5.

2.1.1.2. Внутренний диаметр трубопровода в рабочих условиях, мм

D = D20[1 + γD(t - 20)] = 100[1 + 1,030344 · 10-5(10 - 20)] = 99,989697.

Внутренний диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях, мм

d = d20[1 + γd(t - 20)] = 76,504[1 + 1,568235 · 10-5(10 - 20)] = 76,492002.

2.1.1.3. Относительный диаметр

β = d/D = 76,492002/99,9896977 = 0,764998845 < 0,8 и более 0,2

2.1.2. Расчет С(β) = (0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8)/(1 - β4)0,5 = 0,730193613.

2.1.3. Расчет В(β) = 0,0029β2,5/(1 - β4)0,5 = 0,001830617.

2.1.4. Проводят расчет Кn.

2.1.4.1. Так как τnn = 1 году,  = 0,0292 + 0,850 = 0,0717.

2.1.4.2.  = 0,000937353 > 0,0004.

2.1.4.3. Кn = 1,0547 - 0,0575ехр(-149/d) = 1,004695182.

2.1.5. Так как среда - газ, коэффициент расширения

ε = 1 - (0,41 + 0,35β4)Δр/(р · к) = 0,998984923.

2.1.6. Расчет Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5 = 700429,7201.

2.1.7. Расчет относительной эквивалентной шероховатости (104/D) = (0,2 · 104/99,989697) = 20,0020609.

Проверка выполнения условия (8.6) ГОСТ 8.563.1-97. При β > 0,3 имеем

 3,910969843, Кш > 1.

Так как выполняется п. 6.1.7.3.1., выбираем методику расчета Кш и массового расхода по п. 6.2.1.

2.2. Второй этап

2.2.1. Производим расчет Кш при ARe = 0,5.

Расчет r0 = -0,04 + 0,07lg(104/D) = 0,051075232.

2.2.2. Расчет Кш = 1 + β4r0АRe = 1,008746282.

2.2.3. Расчет Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКшКп)]a.

При а = 0,75: Пс = 0,006133444.

2.2.4. Расчет Кс = 0,993931544.

2.2.5. Расчет Re1 = [С(β)КпКш/Кс]β2Сф = 305199,5896.

2.2.6. Производим расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re1 = 305199,3747 < 106, ARe = 1 - 0,25(lgRe1 - 6)2 = 0,933586573.

2.2.7. Расчет Кш = 1 + β4r0АRe = 1,016330823.

2.2.8. Расчет Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКшКп)]a.

При а = 0,75 имеем Пс = 0,00609908.

2.2.9. Расчет Кс = 0,993965186.

2.2.10. Расчет Re2 = [С(β)КпКш/Кс]β2Сф = 307483,9113.

2.2.11. Проводят расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re2 = 308483,6943 < 106,

ARe = 1 - 0,25(lgRe2 - 6)2 = 0,934418526.

2.2.12. Расчет Кш = 1 + β4r0АRe = 1,016345376.

2.2.13. Расчет КRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)0,75 = 1,006071454.

2.2.14. Расчет коэффициента расхода

α = С(β)КReКnКш = 0,75014029.

2.2.15. Расчет расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 0,25893458 кг/с.

2.2.16. Расчет окончательного значения числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ) = 307488,3142.

2.2.17. Расчет Кш при уточненном ARe

Так как 104 < Re = 307488,0972 < 106, ARe = 1 - 0,25(lgRe - 6)2 = 0,93442012

2.2.18. Расчет Кш = 1 + β4r0АRe = 1,016345404.

2.2.19. Расчет КRe = 1 + (B/C~)(106/Re)0,75 = 1,006071389.

2.2.20. Расчет коэффициента расхода

α = С(β)КReКnКш = 0,750140260.

2.2.21. Расчет результата измерений массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 0,258934570357609 кг/с.

2.2.22. Расчет объемного расхода, приведенного к стандартным условиям

qc = qm3600/ρc = 1356,649372 м3/ч в ст. усл.

Примечание. Расход, рассчитанный по алгоритмам ИСО, дает (qm)iso = 0,258934570382837 кг/с. Результат в п. 2.2.21 совпадает с (qm)iso с точностью до 14 значащих цифр. Число Рейнольдса по алгоритмам ИСО Reiso = 307488,3927.

Пример 4

1. Исходные данные.

1.1. Технологическая среда.................................................................. природный газ

1.2. Температура, t,............................................................................... 10

1.3. Абсолютное давление на входе в диафрагму, p, Па................... 400000

1.4. Показатель адиабаты в рабочих условиях, к................................ 1,305

1.5. Плотность в рабочих условиях, ρ, кг/м3....................................... 2,82685

Плотность в стандартных условиях, ρс, кг/м3..................................... 0,68711

1.6. Динамическая вязкость в рабочих условиях, μ, Па · с............... 1,0723 · 10-5

1.7. Внутренний диаметр трубопровода при 20 °С, D20, мм............. 100,00

1.8. Внутренний диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, d20, мм 56,500

1.9. Труба стальная, газопроводы после нескольких лет эксплуатации.

Эквивалентная шероховатость, , мм............................................... 0,6

1.10. Сужающее устройство: диафрагма с угловым отбором перепада давления

1.11. Перепад давления на диафрагме, Δр, Па................................... 25000

1.12. Материал трубопровода.............................................................. Сталь 35

Материал диафрагмы............................................................................ Сталь 12Х18Н10Т

1.13. Радиус закругления острой кромки, , мм............................... 0,05

1.14. Межповерочный интервал, τnn, лет............................................ 1

1.15. Проверяют выполнение условия

Δр/p = 1000/400000 = 0,0025 < 0,25.

2. Расчет расхода

2.1. Первый этап

2.1.1. Расчет относительного диаметра.

2.1.1.1. Температурный коэффициент линейного расширения, γ, (°С)-1:

- для стали 35 (γD)................................................................................. 1,030344 · 10-5,

- для стали 12Х18Н10Т (γd).................................................................. 1,568235 · 10-5.

2.1.1.2. Внутренний диаметр трубопровода в рабочих условиях, мм

D = D20[1 + γD(t - 20)] = 100[1 + 1,030344 · 10-5(10 - 20)] = 99,989697.

Внутренний диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях, мм

d = d20[1 + γd(t - 20)] = 56,500[1 + 1,568235 · 10-5(10 - 20)] = 56,491139.

2.1.1.3. Относительный диаметр

β = d/D = 56,491139/99,989697 = 0,564969606 < 0,8 и более 0,2.

2.1.2. Расчет C(β) = (0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8)/(1 - β4)0,5 = 0,636701646.

2.1.3. Расчет В(β) = 0,0029β2,5/(1 - β4)0,5 = 0,000734166.

2.1.4. Проводят расчет Кn.

2.1.4.1. Так как τnn = 1 году,  = 0,0292 + 0,850 = 0,0717.

2.1.4.2.  = 0,001269226 > 0,0004.

2.1.4.3. Кп = 1,0547 - 0,0575ехр(-149) = 1,007107731.

2.1.5. Так как среда - газ, коэффициент расширения

ε = 1 - (0,41 + 0,35β4)Δр/(р · к) = 0,978656181.

2.1.6. Расчет Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5 = 3430879,553.

2.1.7. Расчет относительной эквивалентной шероховатости

(104/D) = (0,6 · 104/99,9897) = 60,0061827 > 30,

Проверка выполнения условия (8.6) ГОСТ 8.563.1-97. При β > 0,3 имеем

 4,380636576, Кш > 1.

Так как выполняется п. 6.1.7.3.2., выбирают методику расчета Кш и массового расхода по п. 6.2.2.

2.2. Второй этап

2.2.1. Рассчитывают значение Кш1

2.2.1.1. λ1 = 0,11[/D) + (68/106)]0,25 = 3,070189 · 10-2;

2.2.1.2. λс1 = 0,11[4 · 104 + (68/106)]0,25 = 1,6179092 · 10-2;

2.2.1.3. С1 = С~ + В = 0,6040919;

2.2.1.4. Кш1 = 1 + 3,5β3,5(λ1 - λс1)/С1 = 1,0114052.

2.2.2. Рассчитывают параметр Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКшКп)]a.

При а = 0,75 имеем Пс = 1,490437 · 10-3.

2.2.3. Рассчитывают параметр Кc = 1 - ПcU41,75 = 0,9985134.

2.2.4. Рассчитывают число Рейнольдса

Re1 = [С(β)Кш1 · Кп/Кс]β2Сф = 7,112771 · 105.

2.2.5. Рассчитывают значение Кш2

2.2.5.1. λ2 = 0,11[(/D) + (68/Re1)]0,25 = 3,073674 · 10-2;

2.2.5.2. λс2 = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re1)]0,25 = 1,641255 · 10-2;

2.2.5.3. С2 = С~ + B(106/Re1)0,75 = 0,6042944;

2.2.5.4. Кш2 = 1 + 3,5β3,5(λ2 - λс2)/С2 = 1,011245.

2.2.6. Рассчитывают число Рейнольдса

2.2.6.1. Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКш2 · Кп)]a.

При а = 0,75 имеем Пс = 1,490614 · 10-3.

2.2.6.2. Рассчитывают параметр Кc = 1 - ПcU41,75 = 0,9985133.

2.2.6.3. Рассчитывают число Рейнольдса

Re2 = [С(β)Кш2 · Кп/Кс]β2Сф = 7,111649 · 105.

2.2.7. Рассчитывают значение Кш3

2.2.7.1. λ3 = 0,11[(/D) + (68/Re2)]0,25 = 3,073676 · 10-2;

2.2.7.2. λс3 = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re2)]0,25 = 1,641268 · 10-2;

2.2.7.3. С3 = С~ + B(106/Re2)0,75 = 0,6042945;

2.2.7.4. Кш3 = 1 + 3,5β3,5(λ3 - λc3)/С3 = 1,011245.

2.2.8. Рассчитывают коэффициент расхода

2.2.8.1. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (B/C~)(106/Re2)0,75 = 1,001489.

2.2.8.2. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКш3 · Кn = 0,6494035.

2.2.9. Рассчитывают предварительное значение массового расхода

qm1 = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 0,5988688 кг/с.

2.2.10. Рассчитывают окончательное значение числа Рейнольдса

Re = (4/p)qm1/(D · μ) = 711164,81.

2.2.11. Рассчитывают коэффициент расхода

2.2.11.1. Рассчитывают значение Кш

2.2.11.1.1. λ = 0,11[(/D) + (68/Re)]0,25 = 3,073676 · 10-2;

2.2.11.1.2. λс = 0,11[4 · 10-4 + (68/Re2)]0,25 = 1,641268 · 10-2;

2.2.11.1.3. С = С~ + B(106/Re)0,75 = 0,6042945;

2.2.11.1.4. Кш = 1 + 3,5β3,5(λ - λc)/С = 1,011245.

2.2.11.1.5. Проверяют выполнение условия Кш < 1,03.

2.2.12. Рассчитывают поправочный коэффициент на число Рейнольдса

КRe = 1 + (В/С~)(106/Re)0,75 = 1,00148895.

2.2.13. Рассчитывают значение коэффициента расхода

α = С(β)КReКшКn = 0,6494035.

2.2.14. Рассчитывают значение массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 0,598868809 кг/с.

2.2.15. Расчет объемного расхода, приведенного к стандартным условиям

qc = qm3600/ρc = 3137,674772 м3/ч в ст. усл.

Примечание. Расход, рассчитанный по алгоритмам ИСО, дает (qm)iso = 0,598868809, кг/с. Результат полностью совпадает с расходом, полученным в п. 2.2.14. Число Рейнольдса по алгоритмам ИСО Reiso = 711164,81.

Пример 5

1. Исходные данные:

1.1. Технологическая среда.................................................................. природный газ

1.2. Температура, t, °C.......................................................................... 10

1.3. Абсолютное давление на входе в диафрагму, р, Па................... 400000

1.4. Показатель адиабаты в рабочих условиях, к................................ 1,305

1.5. Плотность в рабочих условиях, ρ, кг/м3....................................... 2,82685

Плотность в стандартных условиях, ρс, кг/м3..................................... 0,68710738

1.6. Динамическая вязкость в рабочих условиях, μ, Па · с............... 1,0723 · 10-5

1.7. Внутренний диаметр трубопровода при 20 °С, D20, мм............. 100,00

1.8. Внутренний диаметр отверстия диафрагмы при 20 °С, d20, мм 76,504

1.9. Труба стальная, новая бесшовная холоднодеформированная.

Эквивалентная шероховатость, , мм............................................... 0,03

1.10. Сужающее устройство................................................................. диафрагма с угловым отбором перепада давления

1.11. Перепад давления на диафрагме, Δр, Па................................... 1000

1.12. Материал трубопровода.............................................................. Сталь 35

Материал диафрагмы............................................................................ Сталь 12Х18Н10Т

1.13. Радиус закругления острой кромки, , мм............................... 0,05

1.14. Межповерочный интервал, τnn, лет............................................ 1

1.15. Проверяют выполнение условия

Δp/p = 1000/400000 = 0,0025 < 0,25.

2. Расчет расхода

2.1. Первый этап.

2.1.1. Расчет относительного диаметра.

2.1.1.1. Температурный коэффициент линейного расширения, γ, (°С)-1:

- для стали 35 (γD)................................................................................. 1,030344 · 10-5,

- для стали 12Х18Н10Т (γd).................................................................. 1,568235 · 10-5.

2.1.1.2. Внутренний диаметр трубопровода в рабочих условиях, мм

D = D20[1 + γD(t - 20)] = 100[1 + 1,030344 · 10-5(10 - 20)] = 99,989697.

Внутренний диаметр отверстия диафрагмы в рабочих условиях, мм

d = d20[1 + γd(t - 20)] = 76,504[1 + 1,568235 · 10-5(10 - 20)] = 76,492002.

2.1.1.3. Относительный диаметр

β = d/D = 76,492002/99,989697 = 0,764998845 < 0,8 и более 0,2.

2.1.2. Расчет C(β) = (0,5959 + 0,0312β2,1 - 0,184β8)/(1 - β4)0,5 = 0,730193613.

2.1.3. Расчет B(β) = 0,0029β2,5/(1 - β4)0,5 = 0,001830617

2.1.4. Производим расчет Кn.

2.1.4.1. Так как τnn = 1 году,  = 0,0292 + 0,850 = 0,0717.

2.1.4.2.  = 0,000937353 > 0,0004.

2.1.4.3. Кn = 1,0547 - 0,0575ехр(-149) = 1,004695182.

2.1.5. Так как среда - газ, коэффициент расширения ε = 1 - (0,41 + 0,35β4)Δр/(р · к) = 0,998984923.

2.1.6. Расчет Сф = (ε · D/μ)(2Δр · ρ)0,5 = 700429,7201.

2.1.7. Расчет относительной эквивалентной шероховатости (104/D) = (0,03 · 104/99,989697) = 3,000309135.

Проверка выполнения условия (8.6) ГОСТ 8.563.1-97.

При β > 0,3 имеем

3,910969843, Кш = 1.

Так как выполняется п. 6.1.7.3.3., выбирают методику расчета Кш и массового расхода по п. 6.2.3.

2.2. Второй этап

2.2.3. Расчет Пс = {В(β)/[С(β)а+1]}[106/(β2СфКп)]a.

При а = 0,75 имеем Пс = 0,006173634.

2.2.4. Расчет = 0,993892203.

2.2.5. Расчет Re = [С(β)Кп/Кс]β2Сф = 302565,3484.

2.2.6. Расчет КRe = 1 + (B/C~)(106/Re)0,5 = 1,006145328.

2.2.7. Расчет коэффициента расхода α = C(β)КReКn = 0,738130352.

2.2.8. Расчет результата измерений массового расхода

qm = 0,25p · α · ε[1 + γd(t - 20)]2d202(2Δр · ρ)0,5 = 0,254788792 кг/с.

2.2.9. Расчет объемного расхода, приведенного к стандартным условиям

qc = qm3600/ρc = 1334,929122 м3/ч в ст. усл.

Примечание. Расход, рассчитанный по алгоритмам ИСО, дает (qm)iso = 0,254788792 кг/с. Результат полностью совпадает с расходом, полученным в п. 2.2.8. Число Рейнольдса по алгоритмам ИСО Reiso = 302565,3488.

Примечание. Количество значащих цифр в примерах расчета выбрано из возможности их использования для оценки соответствия программных комплексов настоящим рекомендациям.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Нормативные ссылки. 2

2. Условные обозначения и термины.. 2

3. Средства измерений и вспомогательные устройства. 2

4. Метод измерений. 2

5. Подготовка к выполнению измерений. 5

6. Методика выполнения измерения массового расхода. 5

7. Измерения количества. 10

8. Расчет погрешности измерений расхода и количества. 10

Приложение А. Значения эквивалентной шероховатости внутренней поверхности измерительных трубопроводов. 11

Приложение Б. Примеры расчетов. 12

 

 

.
Помните!
Вся полученная прибыль с сайта идет на развитие проекта, оплату услуг хостинг-провайдера, еженедельные обновления базы данных СНИПов, улучшение предоставлямых сервисов и услуг портала.
Скачайте «МИ 2588-2000. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью измерительных комплексов с сужающими устройствами для значения эквивалентной шероховатости измерительных трубопроводов Rш*10000/D свыше 30» и внесите свой малый вклад в развитие сайта!