Мавзу: Босимлар фарқи ўзгарувчан сарф ўлчагичлар. Босимлар фарқи ўзгармас сарф ўлчагичлар. Сатҳ ўзгаришига асосланган сарф ўлчагичлар

2.1-расм. Суюқлик оқимининг характери ва қувурда диафрагма (а), сопло (б) ва Вентури соплоси (в) ўрнатилгандаги босимнинг ўзгариши.

Кўриниб турибдики, диафрагма орқасида босим дастлабки қийматига эришмайди. Модда диафрагмадан ўтганда, диафрагма орқасидаги бурчакларда “ўлик” зона ҳосил бўлади. Бу ерда босимлар фарқи натижасида суюкликнинг тескари йўналишдаги ҳаракати ёки иккиламчи оқим пайдо бўлади. Суюқликнинг қовушоқлигидан асосий ва икки­ламчи оқим бир-бирига қарама-қарши ҳаракат қилиб, уюрмалар ҳосил қилади. Бунда диафрагма орқасида бирмунча энер­гия сарфлянади, демак, босим ҳам маълум даражада камаяди. Диафрагма 0лдидаги заррачалар йўналишининг ўзгариши ва уларнинг диафрагма орқасидаги сиқилиши потенциал энергиянинг ўзгаришига деярли таъсир кўрсатмайди.

2.1-расм, а да кўрсатилганидек Р₁ ва Р₂ босимлар диа­фрагма дискининг олди ва орқасидаги диафрагма текислиги ҳамда трубопроводнинг ички юзаси ўртасида ҳосил бўлган бурчакларга ўрнатилган алоҳида тешиклар ёрдамида ўлчанади. Сопло (2.1- расм, б) концентрик тешикли насадка шаклида ишланган. Унинг кириш қисми равон, торайиб чиқиш қисми эса цилиндрдан иборат. Соплонинг профили заррачанинг тўлиқ сиқилишини таъминлайди ва соплодаги цилиндр тешигининг юзи оқимнинг минимал кесимига тенг деб ҳисобланиши мумкин (F₀=F₂). Сопло орқасида ҳосил бўладиган уюрмали ҳаракат диафрагмадагига кўра кам энергия йўқотишларга олиб келади. Трубопровод деворлари ва ўқи пунктир чизиқ бўйича тақсимланган босим ўзгаришининг эгри чизиғи диафрагмадаги босим ўзгаришининг эгри чизиғиги ўхшаш, фақат соплодаги қолдиқли Р_п босимнинг йўқолиши диафрагмадаги йўқолишга кўра камроқ. Лекин, босимлар фарқи тенглашгандаги бир хил сарф учун диафрагманинг ўтиш тешигидаги F₀ юз соплоникидан катта бўлгани сабабли, босимлар йўқолиши бир хил. Соплонинг олд ва орқасидаги Р₁ ва Р₂ босимлар худди диафрагманикидек ўлчанади.
2.1- расм, в да Вентури соплоси тасвирланган. Вентури соплоси қисқа цилиндрик қисмга ўтувчи цилиндрик кириш кисм ва кенгаювчи конус диффузор қисмдан иборат. Торайтириш қурилмасининг бундай шаклида, чиқиш диффузори мавжудлиги туфайли, босим сарфи диафрагма ва соплодаги босим сарфига нисбатан анча кам, Р₁ ва Р₂ босимлар Вентури соплосининг ички бўшлиғи билан айлана бўйича жойлашган тешиклар орқали боғланган ҳалқа камералар ёрдамида ўлчанади.
Торайтириш қурилмалари вужудга келтирган босимлар фарқи орқали модда сарфини ўлчаш принципи ва уларнинг асосий тенгламалари торайтириш қурилмаларининг барча турлари учун бир хил. Фақат бу тенгламалардаги тажриба орқали аниқланадиган баъзи коэффициентлар бир-бирларидан фарқ қилади. Трубопроводда иккита кесимни танлаймиз: I—I кесимда торайтириш қурилмасининг таъсири йўк. II—II кесимда (2.1-расм, а) оқим зарраси энг кўп сиқилади. Бу кесимлардаги статик босимлар ўзгармасдир. Сиқилмаган суюқлик capфи ва босимлар фарқи ўртасидаги нисбат ҳамда бу оқим учун энергиянинг сақланиш қонунини ифодаловчи Бернулли тенгламаси оқимнинг узлуксизлиги тенгламасидан аниқланиши мумкин. Агар ишқаланиш кучининг таъсири бўлмаса, горизонтал трубопровод учун бу тенглама қуйидаги шаклга эга бўлади:
(2.1)
(2.2)
бу тенгламада тегишли кесимлар I—I ва II—II учун: ва абсолют статик босимлар, Па; ва — суюқлик оқимининг ўртача тезлиги, м/с; ρ₁ ва ρ₂ — суюқлик зичлиги, кг/м³, F₁ ва F₂ — оқимнинг кўндаланг кесим юзи, м².
Суюқлик зичлиги торайтириш қурилмасидан ўтганда ўзгармагани сабабли, яьни ρ₁=ρ₂=ρ бўлгани учун
(2.3)
(2.4)
Шуни ҳам таъкидлаш керакки, (2.3) ва (2.4) тенгламалар v₂ тезлик ўлчанаётган суюқликдаги товуш тезлигига тенг бўлган критик тезликдан кичик бўлган ҳол учуи ўринлидир. (2.3) ва (2.4) тенгламалардан фойдаланиб F₂ кесимдаги ўртача v₂ тезликни аниқлаймиз:
(2.5)
Ҳажмий сарф тезликнинг оқим кесимидаги юзасига кўпайтмасига тенг, яъни:
(2.6)
Лекин (2.6) тенгламани чиқаришда ҳақиқий суюқликнинг қовушоқлиги, унинг трубопровод ва торайтириш қурилмасига ишқаланиши таъсирида оқим кесимидаги тезликнинг тақсимланиш нотекислиги эътиборга олинмаган. Бундан ташқари, бу тенглама босимлар фарқи I—I ва II—II кесимларда (2.1-расм, а) ўлчанмай, бевосита торайтириш қурилмаси ёнида ўлчанишини ҳамда энг тор жойдаги кесимнинг F₂ юзи ўрнига торайтириш қурилмасининг тешигидаги F₀ юз олинишини акс эттирмайди. Бу келтирилган четга чиқишлар сарф коэффициенти α орқали ифодаланади. Бунда ҳажмий сарф тенгламаси қуйидагича бўлади:
(2.7)
бу ерда — ҳажмий сарф, м³/с; ∆Р— торайтириш қурилмасининг ёнларида ўлчанган босимлар фарқи, Па; F₀ — торайтириш қурилмаси тешигининг юзаси, м².
Масса сарфи ҳажмий сарф ва суюқлик зичлиги кўпайтмасига тенг:
(2.8)
Тажрибаларнинг кўрсатишича, сарф коэффициенти модда турига боғлиқ бўлмай, асосан торайтириш қурилмасининг ту­ри ва ҳажмига ҳамда Рейнольдс сонига, яъни оқимнинг физикавий хоссаларига боғлиқ.
(2.9)
бу ерда D — трубопровод диаметри.
Сиқилувчи муҳит (газ, буғ) сарфини ўлчашда, айниқса, бо­симлар фарқи катта бўлганда, модда оқими торайтириш қурилмасидан ўтаётгандаги босимнинг ўзгариши натижасида модда зичлигининг ўзгаришини эътиборга олиш зарур. Лекин газ ёки буғнинг торайтириш қурилмасидан ўтиш вақти кўп бўлмагани сабабли, модданинг сиқилиши ва кенгайиши адиабатик равишда, яъни иссиқлик алмашинувисиз ўтади. Унда қуйидаги тенглама ўринли бўлади:
(2.10)
бу ерда Н— адиабата кўрсаткичи.
Газ ёки буғ сарфини ҳисоблаш формулалари қуйидаги шаклга эга:
(2.11)
(2.12)
бу ерда ε — кенгайиш коэффициенти.
(2.13)
Демак, газ ва буғ сарфини ҳисоблаш формулалари суюқлик сарфини ҳисоблаш формуласидан ε коэффициентининг мавжудлиги билан фарқ қилади. Агар ε = l бўлса, бу формулаларни сиқилмайдиган суюқликлар учун ҳам қўллаш мумкин. Ҳисоблашни қулайлаштириш учун торайтириш қурилмаси тешигининг юзи ўрнига унинг диаметри олинади. Бундан ташқари, тажрибада бир соатлик сарфдан фойдаланиш қулай. Шуни назарда тутиб, бир қатор ўзгартиришлардан сўнг қуйидаги соатли ҳажмий ва массавий сарф формуласига эга бўламиз:
(2.19)
(2.20)
Кўпинча сарфни трубопровод диаметри D орқали ифодалаш лозим бўлади. Унда „торайтириш қурилмаси модули" тушунчаси киритилади
(2.21)
(2.19) ва (2.20) формулаларга m ни киритсак, (2.22)
(2.22)
(2.23)
Практикада (2.22) ва (2.23) формулаларни қуйидаги кўринишда ишлатиш мумкин:
(2.24)
(2.25)
(2.24) ва (2.25) формулалар асосий ҳисоблаш формулаларидир. Уларни қўлланиб, торайтириш қурилмаларининг ҳисоби бажарилади ва босимлар фарқини ўлчашга мўлжалланган дифференциал манометрнинг параметрлари танланади. Асосий формулалардаги қийматлар қуйидаги бирликларда ифодаланади: D, мм; ∆Р, кгк/м²; ρ, кг/м³.
Газ сарфини ўлчаганда кўпинча газ ҳолатини нормал ҳолатга келтириш лозим. Нормал ҳолатга келтирилган м³/соат лардаги қуруқ газ ҳажмий сарфини қуйидаги формула бўйича ҳисобланади:
(2.26)
Нормал ҳолатга келтирилган нам газнинг ҳажмий сарфи қуйидаги формула бўйича ҳисобланади:
(2.27)
бунда Р₁—сиқувчи қурилма олдида газнинг абсолют босими, Па; Р_вп— Т — температурздаги нам газда сув парининг босими. Па; Р_н ва Т_н — нормал шароитда мос равишда газнинг босими ва температураси (20^о С, 1,0332 кгк/см²); φ — газ намлиги, % ; К — газнинг сиқилувчанлик коэффициенти ρ_Н — нормал шароитда газ зичлиги.
Стандарт торайтириш қурилмаларига РД 50—213—80 қоидалари талабларини қаноатлантирувчи ва модда сарфини ин­дивидуал даражасиз ўлчашда қўлланадиган диафрагмалар, соплолар, Вентури соплолари ва Вентури трубалари киради. РД 50—213—80 қоидаларида сарф ўлчаш қурилмаларини чиқаришда уларни лойиҳалашга, монтаж қилишга, ишлатишга ва текширишга бўлган талаблар кўрсатилган. Қоидаларда кел­тирилган ҳолаглар қуйидаги ўлчаш шартлари бажарилгандагина ўринли:
1) оқим ҳаракатининг характери трубопроводларнинг тўғри участкаларида торайтириш қурилмасдан аввал ҳам, кейин ҳам турболент, барқарор бўлиши керак;
2) оқимлар ҳолати у торайтириш қурилмаси орқали оққанда ўзгармаслиги лозим (суюқлик буғланмайди, суюқлик эритмасида газ ажралмайди, газдан чиқадиган сув буғи конденсацияланмайди, бунда торайтириш қурилмаси яқинидаги трубопроводда суюқ ҳолатнинг ажралиши ҳам инкор этилади);
3) трубопроводлар тўғри участкаларининг ички текисликларида торайтириш қурилмасигача ва ундан кейин чанг, кум, металл предметлар ва бошқа кўринишдаги ифлосликлар йиғилиб қолмайди;
4) торайтириш қурилмасининг сиртларида унинг конструк­тив параметрларини ва геометриясини ўзгартирадиган чўкиндилар ҳосил бўлмайди;
5) буғ қиздирилган бўлади; бунда буғ учун газнинг сар­фини ўлчашга тегишли барча ҳоллар ўринли.
Нам буғ саррини диафрагмалар билан буғ зичлиги (ρ_б) ва суюқлик зичлиги (ρ_с) нисбати бўлганда ҳамда буғ суюқлик аралашмада суюқ компонентнинг масса қисми 0,2 дан ошмаганда ўлчаш тавсия этилади. Трубопроводлар диаметрлари D нинг йўл қўйиладиган қийматлари диапазонлари ва торайгирувчи қурилмаларнинг нисбий юзлари m қуйидаги чегараларда бўлиши лозим:
а) 50 мм ≤ D ≤1000 мм; 0,05 мм ≤ m ≤ 0,64 — босим фарқини ўлчашнинг бурчак усулли диафрагмалари учун;
б) 50 мм ≤ D ≤ 760 мм; 0,04 ≤ т ≤ 0,56 — босим фарқини ўлчашнинг фланецли усулли диафрагмалари учун; диафраг­ма тешигининг диаметри босим фарқини ўлчаш усулидан қатъи назар d ≥12,5 мм;
в) 50 мм ≤ D; 0,05 ≤ m ≤ 0,64 — газ сарфини ўлчаш ҳолида соплолар учун;
г) 30 мм ≤ D; 0,05 ≤ т ≤ 0,64 — суюқлик сарфини ўлчаш ҳолида соплолар учун;
д) 65 mm≤ D ≤500 мм; 0,05 ≤ m ≥ 0,6 — Вентури соплолари учун; соплолар ва Вентури соплолари тешигининг диамет­ри d ≥ 15 мм;
е) 50 мм ≤ D ≤ 1400 мм; 0,10≤ m ≥ 0,60 — Вентури трубалари учун.
Газ сарфини ўлчашда торайтириш қурилмасидан чиқишла абсолют босимнинг унинг киришидаги босимга нисбати 0,75 дан катта ёки тенг. Газ ва суюқлик сарфини ўлчашда диафрагмаларда босим фарқини ўлчаш учун ҳам бурчакли, ҳам фла­нецли усулдан ҳамда нормал соплоларда, Вентури соплоларида ва Вентури трубаларида ўлчашнинг бурчакли усулидан фойдаланиш тавсия этилади.
2 .7-расмда стандарт диафрагма тасвирланган. Диафрагманинг оқим кирадиган томони концентрик тешикли (d₂₀) юпқа дискдан иборат (2.7-расм, а). Диафрагма диски қалинлиги Е 0,05 D₂₀ дан ошмаслиги лозим. Диафрагма тешиги цилин­дрик қисмининг узунлиги 0.005 D₂₀≤l≤0,02 D₂₀ чегараларда ётиши керак. Қалинлиги 0,02 D₂₀ дан ошганда цилиндрик тешик конуссимон чиқариш қисмига ўтиши лозим. Диафрагма тешиги конуссимон қисмининг қиялик (скос) бурчаги 30° ≤ φ ≤45° чегараларда бўлиши керак. Диафрагма трубопровод деворларига нисбатан концент­рик шаклда ўрнатилади. Диафрагмани тайёрлашда унинг материали ўлчанаётган муҳит хусусиятларига кўра танланади. Стандарт диафрагмалар камерали (2.7-расм, б ўкдан юқори) ва камерасиз (2.7-расм, б, ўқдан паст) бўлиши мумкин. Камерали диафрагмалар диаметри D₂₀ дан 500 мм гача бўлган трубопроводлар учун қўлланилади. Стандарт камерали диафрагмалар ДК, камерасизлари (дисклилари) DH билан белгиланади.
2.8-расмда кўрсатилган стан­дарт соплолар қиздирилган газ, буғ ҳамда агрессив суюқликлар сарфини ўлчаш учун ишлатилади.
Оқимнинг кириши томонидаги тешик равон думалоқланган, унинг чиқиши томонида цилин­дрик насадкага айланадиган кисми бор. Цилиндрик қисмининг чиқиш қирраси ўткир ва тўғри тўртбурчак шаклида бўлиши керак. Чиқиш қиррасини механик шикастланишдан сақлаш мақсадида сопло учи йўнилади. Coплонинг ички цилиндрик қисми силлиқланган. Босимлар фарқи худди диафрагмалардагидек ҳалқали камералар (2.8- расм, ўқдан баланд) ёки алоҳида пармаланишлар (2.8-расм, ўкдан паст) ёрдамида Ўлчанади. Диафрагмаларга қараганда соплолар коррозияга чидамли, ифлосланмайлиган ўлчаш аниқлиги юқори бўлади.
Мавжуд Вентури трубалари орасида кириш қисми стандарт соплоники каби тайёрланган трубалар нормаллаштирилган. Шyнинг учун бундай торайтириш қурилмалари Вентури стандарт соплоси номини олган. Вентури соплоси (2.9-расм) профилли кириш қисми, цилиндрик ўрта қисм ва чиқиш конусидан ташкил топган. Цилиндрик тешик бевосита конусга ўтиши керак. Зентури соплоси чиқариш конуси бурчаги 5°≤ φ ≤30° чегаралардан ташқарига чиқмаслиги лозим.
Вентури соплоси узун ёки қисқа диффузорли қилиб тайёрланиши мумкин. Узун диффузорли Вентури соплосининг энг катта диаметри трубопровод диаметрига тенг бўлиши мумкин (2.9-расм, пастки қисми). қисқа диффузорли Вентури сопло­сининг диаметри эса трубопроводникидан кичик (2.9-расм, устки қисми) бўлади. Узун Вентури соплолари кам ишлатилади, чунки уларнинг нархи қиммат ва босим йўқотилиши қисқа Вентури соплоларникига нисбатан бир оз кам. Қисқа Вен­тури соплоси конусининг узунлиги ва ўрта цилиндр қисмининг диаметри d₂₀ дан кичик бўлиши керак. Босимлар фарқи ҳалқали камера орқали асбобга узатилади. Вентури соплоси босимнинг йўқотилиши муҳим аҳамиятга эга бўлган ҳолларда ишлатилади.
В ентури трубаси (2.10-расм) кириш цилиндрик трубаси l₁, кириш конуси l₂, бўғиз (ўрта цилиндрик трубадан) l₃ ва диф­фузор дан тузилган. Вентури трубаларининг шартли диаметри Dy, шартли босим Ру ва материалга қараб уч хил тайёрланади.
Вентури трубаси чиқиш конусининг энг катта диаметри трубо­провод диаметрига тенг бўлганда узун дейилади. (2.10-расм, қуйи қисми) ёки агар айтилган диаметр трубопро­вод диаметридан кичик бўлса (2.10-расм, юқори қисми), уни қисқа дейилади.
Бўғиз ва киришдаги цилиндрик трубасидаги босимни девордаги тешиклар ва камера орқали олинади. Вентурининг одатдаги трубалари камчиликларига уларнинг катта ўлчамлари ва оғирлигини киритиш лозим, бу уларни тайёрлашни қимматлаштиради ва ўрнатилишини қийинлаштиради. Шунинг учун Вентурининг калталаштирилган трубаларини қўлланиш мақсадга мувофиқ. Вентури трубаларининг афзалликларига бошқа типдаги торайтирувчи қурилмалардагига нисбатан босимнинг кам йўқотилишини киритиш мумкин. Шунинг учун улар­ни катта тезликлар сабабли босимни йўқотиш катта бўлиб кетиши мумкин бўлган ҳолларда тавсия этиш мумкин.
Кириш конусининг марказий бурчаги φ₁ = 21 ± 1°. Чиқиш конуси диффузорининг марказий бурчаги φ₂: қисқа трубалар учун 14 — 20°; узун трубалар учун 7 — 8°.
Амалда сарфни Рейнольдс сонлари кичик бўлганда кўпроқ ўлчаш зарурати туғилади: Re < Re_min масалан, қовушоқ



моддаларнинг, зичлиги кам газларнинг сарфини ўлчашда, кичик диаметрли трубопроводларда ўлчашларда ва бошқаларда юқоридаги ҳол юз беради.
Синалган махсус торайтирувчи қурилмалар ичида иккиланган диафрагмалар, чорак доирали профилли соплолар ва иккиланган конусли диафрагмалар яхши натижа беради
Ифлослашган суюқликларнинг ва, айниқса, газларнинг сар­фини ўлчашда горизонтал ёки оғма трубопроводлардан стан­дарт диафрагмаларда чўкиндилар пайдо бўлиши мумкин. Шу сабабли бундай оқимлар учун торайтирувчи қурилмалар сифатида сегмент диафрагмалардан фойдаланилади.
Газлар ажралиши мумкин бўлган суюқликлар сарфини ўлчашда ҳам сегмент диафрагмалардан фойдаланиш мумкин, аммо уларда газ оқиб чиқиш тешиклари труба кесимининг юқори қисмида жойлашган бўлиши лозим.
Босимлар фарқи ўзгарувчан сарф ўлчагичлар қуйидаги асосий афзалликлари сабабли ғоятда кенг қўлланилади:
1) торайтирувчи қурилмалар—сарф ўлчашнинг содда, арзон ва ишончли воситаси;
2) торайтирувчи қурилмалар универсалдир, яъни улар бо­симлар, температура ва трубопровод диаметрларининг кенг диапазонида амалда ихтиёрий бир фазали (баъзида икки фазали ҳам) муҳитларнинг сарфини ўлчашда қўлланилиши мум­кин;
3) стандарт торайтирувчи қурилмаларни даражалаш харак­теристикасини ҳисоблаш йўли билан топилиши мумкин, шунинг учун намуна сарф ўлчагичларга ҳожат қолмайди;
4) турли шароитларда ўлчаш учун ишланиши бўйича бир типли дифманометрлар ва иккиламчи асбоблардан фойдаланиш мумкинлиги; ҳар бир сарф ўлчагич учун фақат торайтирувчи қурилмалар индивидуал бўла олади.
Афзалликлари билан бир қаторда бундай сарф ўлчагичларнинг камчиликлари ҳам бор:
1) сарф ва босимлар фарқи орасидаги боғланишнинг чизиқсизлиги, бу ўлчаш хатолигининг катталиги сабабли 0,3 Q_вп дан кам сарфни ўлчашга имкон бермайди;
2) сарфларни кичик Re сонларда ёки кичик диаметрли трубаларда ўлчаш учун торайтирувчи қурилмаларни даража­лаш алоҳида-алоҳида олиб борилиши зарурлиги;
3) торайтирувчи қурилмали сарф ўлчагичлар чегараланган аниқликка эга, бунда ўлчаш хатолиги трубопровод ҳолатига, босим ўзгармаслигига ва ўлчанаётган муҳитга боғлиқ равишда кенг чегараларда (1,5 — 3%) ўзгаради;
4) узун импульсли трубалар борлиги сабабли чегараланган тезкорлик (инерционлиги катта) ва шу муносабат билан тез ўзгарадиган сарфларни ўлчашдаги қийинчиликлар.