МИ 1420-86. Методические указания. Государственная система обеспечения единства измерений. Расходомеры постоянного перепада давления. Пересчет метрологических характеристик
(утв. Протоколом ВНИИР от 28.04.1986 № 5)
Примечание
Документ введен в действие с 01.01.1987. Взамен РДМУ 44-75.
Утверждены Протоколом ВНИИР от 28 апреля 1986 г. № 5
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ. ПЕРЕСЧЕТ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Срок введения установлен с 1 января 1987 года
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом расходометрии (ВНИИР)
Р.Н. Каратаев, канд. техн. наук (руководитель темы); Ф.Е. Мазо, Т.В. Свиридова, канд. физ.-мат. наук
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом «Электростандарт»
Н.А. Пулина, канд. хим. наук, В.Б. Лысов
РАЗРАБОТАНЫ Арзамасским опытно-конструкторским бюро Арзамасского приборостроительного производственного объединения (АОКБ АППО)
ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ ВНИИР
УТВЕРЖДЕНЫ ВНИИР 28 апреля 1986 г. протокол № 5
Настоящие методические указания распространяются на расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры) и устанавливают единый метод пересчета градуировочных характеристик с градуировочной среды (жидкость, газ) на рабочие.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Термины, применяемые в методических указаниях, и их определения приведены в справочном приложении 1.
1.2. Основные теоретические положения метода приведены в обязательном приложении 2.
1.3. Пересчет градуировочных характеристик с градуировочной среды следует производить для каждого оцифрованного деления шкалы, указанного в эксплуатационной документации (далее — ЭД).
2. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ПЕРЕСЧЕТА
2.1. Принцип метода пересчета градуировочных характеристик заключается во введении в расчетную формулу определения расхода промышленных жидкостей и газов коэффициентов (или зависимостей), учитывающих изменение физических свойств измеряемой среды и конструктивные особенности ротаметров.
2.2. Пересчет градуировочных характеристик следует производить на основе данных о физических свойствах рабочих сред (плотности, вязкости) при условиях измерения расхода и сведениях, приведенных в паспорте на ротаметр:
градуировочной характеристики по градуировочной среде для конкретного ротаметра;
физических свойств градуировочной среды при условиях градуировки;
коэффициентов сопротивления поплавка Cx для данного типоразмера в зависимости от безразмерных критериев подобия П2 и П3;
безразмерного критерия подобия П3.
3. ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ ПЕРЕСЧЕТА
3.1. При подготовке к проведению пересчета градуировочных характеристик с градуировочной среды на рабочие должны быть определены:
значения безразмерной величины П3;
значения логарифмов безразмерных критериев подобия для градуировочной среды lg (П2)1 и рабочей lg (П2)2;
значения коэффициентов сопротивления поплавка, соответствующих градуировочным точкам шкалы для градуировочной среды C_{x_{1}} и рабочей C_{x_{2}} .
3.2 Значение безразмерного критерия подобия lg (П2)1 для градуировочной среды следует вычислить по формуле
lg(\text{П}_{2})_{1} = lg[\frac{\mu_{1}^{2}}{gm\rho_{1}(1 - \rho_{1}/\rho)}], (1)
где \mu_{1} — динамическая вязкость градуировочной среды при условиях градуировки, Па·с;
\rho_{1} — плотность градуировочной среды при условиях градуировки, кг/м3;
\rho — средняя плотность поплавка, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, м/с2
lg(\text{П}_{2})_{1} = lg[\frac{\nu_{1}^{2}\rho_{1}}{gm(1 - \rho_{1}/\rho)}], (2)
где \nu_{1} — кинематическая вязкость градуировочной среды, м2/с.
3.3. Значение безразмерного критерия подобия для рабочей среды lg (П2)2 следует вычислить по формуле
lg(\text{П}_{2})_{2} = lg[\frac{\mu_{2}^{2}}{gm\rho_{2}(1 - \rho_{2}/\rho)}], (3)
где \mu_{2} — динамическая вязкость рабочей среды при условиях эксплуатации, Па·с;
\rho_{2} — плотность рабочей среды при условиях эксплуатации, кг/м3;
lg(\text{П}_{2})_{2} = lg[\frac{\nu_{2}^{2}\rho_{2}}{gm(1 - \rho_{2}/\rho)}], (4)
где \nu_{2} — кинематическая вязкость рабочей среды, м2/с.
3.4. Значение безразмерного критерия подобия П3 следует находить из таблиц, приведенных в паспорте на ротаметр.
Примеры определения П3 приведены в справочном приложении 3.
3.5. Значения коэффициентов сопротивления поплавка для градуировочной среды C_{x_{1}} и для рабочей среды C_{x_{2}} следует находить из пересчетных таблиц, приведенных в ЭД на ротаметр. Входными параметрами в них служат безразмерные критерии подобия lg П2 и П3.
Примеры определения Cx приведены в справочном приложении 4.
4. ПРОВЕДЕНИЕ ПЕРЕСЧЕТА
4.1 Пересчет градуировочных характеристик с градуировочной среды на рабочие следует производить по формуле
Q_{2} = Q_{1} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{1}(\rho - \rho_{2})}{C_{x_{2}}\rho_{2}(\rho - \rho_{1})}} , (5)
где Q2 — расход рабочей среды;
Q1 — расход градуировочной среды.
4.2 Для газовых ротаметров формула пересчета имеет вид
Q_{2} = Q_{1} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{1}}{C_{x_{2}}\rho_{2}}} . (6)
4.3 Объемный расход газа, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле
Q_{\text{н}_{2}} = Q_{\text{н}_{1}} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{\text{н}_{1}}P_{2}T_{1}}{C_{x_{2}}\rho_{\text{н}_{2}}P_{1}T_{2}}} , (7)
где P1, P2 — абсолютное давление градуировочного и рабочего газа соответственно, Па;
T1, T2 - температура градуировочного и рабочего газа соответственно, К;
«н» — означает приведение к нормальным условиям по ГОСТ 2939-63.
Примеры проведения пересчета приведены в справочном приложении 5.
4.4 Погрешность результата определения расхода рабочей среды методом пересчета следует вычислять по формуле
\delta_{Q_{2}} = 0,5\delta_{\rho_{2}} + \delta_{\text{т}}, (8)
где \delta_{\rho_{2}} , \delta_{\text{т}} — погрешности результатов измерений \rho_{2} и таблиц пересчета (значения \delta_{\text{т}} приводятся в паспорте на ротаметр в таблицах пересчета).
5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПЕРЕСЧЕТА
5.1. Результаты пересчета значений расхода с градуировочной среды на рабочую следует представить в виде таблицы (справочное приложение 6) или в графическом виде. Указываются значения динамической (кинематической) вязкости и плотности рабочей среды, температура и давление (при необходимости).
| Термины | Определения |
|---|---|
| Ротаметр | По ГОСТ 15528-70 |
| Градуировочная характеристика | По ГОСТ 16263-70 |
| Градуировочная среда | Среда, на которой проведена градуировка ротаметра заводом-изготовителем |
| Рабочая среда | Среда, на которую производится пересчет значений расхода градуировочной характеристики для каждой оцифрованной отметки шкалы |
| Коэффициент сопротивления поплавка | Величина, учитывающая влияние физических свойств газов или жидкостей и конструктивные особенности ротаметров (ротаметрических пар) |
| Безразмерный критерий подобия \text{П}_{3} = \frac{2htg\alpha}{d} |
Отношение зазора проходного сечения между поплавком и стенкой измерительной трубки к диаметру поплавка |
| Безразмерный критерий подобия \text{П}_{2} = \frac{\mu_{i}^{2}}{mg\rho_{i}(1 - \rho_{i}/\rho)} |
Величина, устанавливающая подобие сил трения и силы тяжести |
| Обобщенная характеристика | Статистически средняя градуировочная характеристика, полученная для ротаметра данного типа и выражающая зависимость безразмерного критерия подобия П3 от расхода градуировочной среды |
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ПЕРЕСЧЕТА
1. Измерение расхода жидкостей и газов ротаметрами производится при наличии градуировочной характеристики. К каждому ротаметру прилагается градуировочная характеристика для градуировочной среды, которая определяется экспериментально при условиях градуировки.
В настоящих методических указаниях для расходомеров постоянного перепада давления различных типов используется общий метод пересчета, учитывающий изменение физических свойств измеряемых сред (вязкость, плотность) и характерные геометрические размеры ротаметров.
2. Промышленностью выпускается более 150 типоразмеров ротаметров, различающихся конструкцией ротаметрических пар. Наиболее распространенными являются ротаметры с ротаметрической парой классического типа, состоящей из конической трубки и помещенного в нее поплавка (ротаметры РМ, РС, ротаметры наркозных аппаратов). В свою очередь измерительные трубки могут различаться по форме, например, иметь плоские ребра (ротаметры РМ-ГС) и др.
Рассмотрим основные уравнения для ротаметров классического типа (рис. 1).
Рис. 1. Ротаметрическая пара классического типа: 1 — конус, 2 — поплавок
Запишем уравнение равновесия поплавка в потоке жидкости
G = C_{x} \cdot \frac{\rho_{i}V^{2}}{2} \cdot S_{\text{м}}, (9)
где G — сила тяжести поплавка в среде, кг;
Cx — коэффициент сопротивления поплавка;
\rho_{i} — плотность жидкости, кг/м3;
V — средняя скорость потока в наиболее узкой части ротаметрической пары, м/с;
Sм — площадь миделя поплавка, м2.
Подставляя значения средней скорости потока и площади миделя поплавка в уравнение (9), получаем формулу для определения объемного расхода жидкости
Q = \frac{dhtg\alpha + h^{2}tg^{2}\alpha}{d} \sqrt{\frac{8\pi G}{C_{x}\rho_{i}}} , (10)
где h — высота подъема поплавка, м;
\alpha — угол уклона конуса, градус;
После преобразований и представления (10) в безразмерных величинах, получим критериальное уравнение
C_{x}^{0,5}\text{П}_{1}\text{П}_{2}^{0,5} = \sqrt{\frac{\pi}{2} \text{П}_{3}(2 + \text{П}_{3})} , (11)
где \text{П}_{1} = \frac{Q}{d\nu} — величина, аналогичная числу Рейнольдса;
\nu — кинематическая вязкость, м2/с;
\text{П}_{2} = \frac{\rho_{i}\nu^{2}}{G} = \frac{\rho_{i}\nu^{2}}{gm(1 - \rho_{i}/\rho)} — величина, характерная для расходомеров постоянного перепада давления и устанавливающая подобие сил трения и тяжести;
\text{П}_{3} = \frac{D_{\text{г}}}{d} = \frac{2htg\alpha}{d} — величина, устанавливающая подобие отношений гидравлического диаметра Dг к диаметру поплавка.
Для градуировочной и рабочей сред имеем формулы
Q_{1} = \frac{dhtg\alpha + h^{2}tg^{2}\alpha}{d} \sqrt{\frac{8\pi gm(1 - \rho_{1}/\rho)}{C_{x_{1}}\rho_{1}}} , (12)
Q_{2} = \frac{dhtg\alpha + h^{2}tg^{2}\alpha}{d} \sqrt{\frac{8\pi gm(1 - \rho_{2}/\rho)}{C_{x_{2}}\rho_{2}}} . (13)
Из (12) и (13) получаем соотношение
Q_{2} = Q_{1} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{1}(\rho - \rho_{2})}{C_{x_{2}}\rho_{2}(\rho - \rho_{1})}} . (14)
Так как плотность поплавка \rho значительно больше плотности газа, то для газовых ротаметров формула (14) примет вид
Q_{2} = Q_{1} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{1}}{C_{x_{2}}\rho_{2}}} . (15)
Расход газа, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле
Q_{\text{н}_{2}} = Q_{\text{н}_{1}} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{\text{н}_{1}}P_{2}T_{1}}{C_{x_{2}}\rho_{\text{н}_{2}}P_{1}T_{2}}} , (16)
Формула (14) верна для всех типов ротаметров. Конструктивные отличия сказываются только при записи формулы расхода и критериального уравнения. Например, для ротаметров типа РМ-ГС, имеющих плоские ребра в измерительной трубке (рис. 2).
где \beta — угол уклона вписанного конуса;
D — наименьший диаметр измерительной трубки;
K_{1} = \frac{D - d}{d} — отношение минимальной величины кольцевого зазора проходного сечения к диаметру поплавка;
K = \frac{tg\beta}{tg\alpha} — отношение тангенсов уклона вписанного и описанного конусов.
Формулы расхода (10), (17) и критериальные уравнения (11), (18) используются только при составлении пересчетных таблиц для определения коэффициента сопротивления поплавка Cx по безразмерным критериям lg П2 и П3.
Для вычисления Q2 определяют C_{x_{1}} и C_{x_{2}} ; по градуировочной характеристике определяют Q1 и по основной пересчетной формуле вычисляют расход.
Примечание. Расход Q2 можно было бы определять, подставляя в формулу расхода (например (10)), однако, анализ показывает, что технологические допуски меньше сказываются на отношении C_{x_{1}}:C_{x_{2}} , чем на величинах C_{x_{1}} и C_{x_{2}} , вследствие чего пересчет по формулам (14) или (15) оказывается точнее расчета по формуле (10).
3. Часто на практике возникает необходимость пересчета расхода одного газа при различных физических условиях (давление, температура). В этом случае удобно использовать пересчетную формулу
Q_{\text{н}_{2}} = K_{\text{газа}} \cdot K_{\text{прив}} \cdot Q_{\text{н}_{1}}, (19)
где Kгаза — составляющая пересчетного коэффициента, учитывающая физические свойства газа;
Kприв — коэффициент приведения, учитывающий физические условия измерения.
Коэффициенты Kгаза, Kприв вычисляются по следующим формулам:
K_{\text{газа}} = \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{\text{н}_{1}}}{C_{x_{2}}\rho_{\text{н}_{2}}}} , (20)
K_{\text{прив}} = \sqrt{\frac{T_{\text{н}}P_{2}}{T_{2}P_{\text{н}}}} . (21)
Действительный объемный расход рабочего газа, прошедшего через ротаметр, выражается формулой
Q_{2} = \frac{K_{\text{газа}}}{K_{\text{прив}}} \cdot Q_{1}. (22)
Массовый расход рабочего газа Q_{\text{м}_{2}} определяется по формуле
Q_{\text{м}_{2}} = \rho_{\text{н}_{2}} \cdot Q_{\text{н}_{2}}. (23)
4. Погрешность результата определения расхода рабочего газа методом пересчета вычисляют по формуле
\delta_{Q_{2}} = 0,5\delta_{\rho_{2}} + \delta_{\text{т}}, (24)
где \delta_{\rho_{2}} , \delta_{\text{т}} — погрешности результатов измерений \rho_{2} и таблиц пересчета.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗРАЗМЕРНОГО КРИТЕРИЯ ПОДОБИЯ
Безразмерный критерий подобия П3 определяют из таблиц, приведенных в паспорте для каждого типа ротаметра.
1. Определение П3 при измерении расхода газов.
Например, в табл. 1 приведены значения расхода градуировочного газа, взятые из обобщенной характеристики. В табл. 2 приведен пример градуировочной характеристики ротаметра.
Обобщенная характеристика для градуировочного газа
Градуировочная характеристика ротаметра
| Деления шкалы ротаметра, % | Расход аргона Q1 x 103, м3/ч, при P1 = 99802 Па; T1 = 295,69 К |
|---|---|
| 20 | 8,8827 |
| 40 | 27,1730 |
| 60 | 44,9508 |
| 80 | 61,9347 |
| 100 | 77,8437 |
Для использования данных табл. 1 необходимо значения расхода, взятые из градуировочной характеристики ротаметра (табл. 2), привести к условиям, при которых получены значения расхода в табл. 1.
Приведенный расход газа вычисляют по формуле
Q_{\text{пр}} = Q_{1} \sqrt{\frac{P_{1}T_{\text{т}}}{P_{\text{т}}T_{1}}} ,
где Q1 — значение расхода по градуировочной характеристике;
P1 — абсолютное давление газа при градуировке, Па;
T1 — температура измеренного газа при градуировке, К;
Pт — абсолютное давление газа, при котором определялась обобщенная характеристика, Па;
Tт — температура газа, при которой определялась обобщенная характеристика, К.
Вычислив приведенный расход и произведя интерполяцию по табл. 1, находят значение П3. Результаты записывают по форме табл. 3.
Пример. В паспорте на ротаметр приведены обобщенная характеристика для аргона (табл. 1) и градуировочная характеристика для аргона (табл. 2). Необходимо вычислить безразмерные критерии подобия для каждого оцифрованного деления шкалы ротаметра.
Значение расхода, взятое из табл. 2, например, для деления шкалы, соответствующего значению 20%, приводят по формуле к условиям, при которых составлена табл. 1.
Q_{\text{пр}} = Q_{1} \sqrt{\frac{P_{1}T_{\text{т}}}{P_{\text{т}}T_{1}}} = 8,8829 \cdot 10 \sqrt[- 3]{\frac{99802 \cdot 295,06}{295,69 \cdot 99570}} = 8,8836 \cdot 10^{- 3}\text{м}^{3}/\text{ч}.
По табл. 1 интерполяцией находят искомое значение П3 = 0,0488. Аналогичные расчеты производят для всех оцифрованных делений шкалы ротаметра (40, 60, 80, 100%). Результаты записываются по форме табл. 3.
2. Определение П3 при измерении расхода жидкостей.
Например, в табл. 4 приведена обобщенная характеристика ротаметра; в табл. 5 - градуировочная характеристика ротаметра по воде.
| Деления шкалы ротаметра, % | Q, л/ч |
|---|---|
| 20 | 8,787 |
| 40 | 28,193 |
| 60 | 51,037 |
| 80 | 74,914 |
| 100 | 102,723 |
Производя интерполяцию, находят значения П3. Вычисление приведенного расхода жидкостей не производят. Результаты записывают по форме табл. 6.
| Деления шкалы ротаметра, % | Q, л/ч | Безразмерный критерий подобия П3 |
|---|---|---|
| 20 | 8,787 | 0,01125 |
| 40 | 28,193 | 0,03635 |
| 60 | 51,037 | 0,08579 |
| 80 | 74,917 | 0,09585 |
| 100 | 102,733 | 0,12881 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОПЛАВКА
Коэффициент сопротивления поплавка Cx определяют из таблиц пересчета, полученных в результате обработки опытных данных на ЭВМ и приведенных в паспорте на ротаметр.
Входными параметрами в таблице для определения Cx служат безразмерные критерии подобия lg П2 и П3. Ниже приведен пример заполнения таблицы.
| lg П2 | Cx при П3 | ||
| 0,10 | 0,12 | 0,14 | |
| -7,04 | 0,5485 | 0,5235 | 0,5418 |
| -7,02 | 0,5507 | 0,5598 | 0,5749 |
| -7,00 | 0,5874 | 0,5983 | 0,6150 |
| -6,98 | 0,6195 | 0,6318 | 0,6449 |
| -6,96 | 0,6450 | 0,6520 | 0,6725 |
| -6,94 | 0,6735 | 0,6783 | 0,6930 |
Если значение безразмерных критериев подобия lg П2 и П3 соответствуют значениям, которые указаны в таблице, то искомое значение Cx находят на пересечении строки, соответствующей данному значению lq П2, и графы, соответствующей данному значению П3.
Пример. Известно, что lg П2 = -7,00 и П3 = 0,12, из таблицы находят Cx = 0,5983.
Однако на практике довольно редко совпадают расчетные значения lg П2 и П3 с табличными значениями.
Если расчетные значения безразмерных критериев lg П2 и П3 отличаются от значений, указанных в таблице пересчета, то промежуточные значения критериев определяют по интерполяционным формулам. При этом возможны три варианта.
Вариант 1. При совпадении расчетного значения lg П2 с табличными коэффициент сопротивления поплавка определяют по формуле
C_{x} = (C_{x})_{1} \frac{(\text{П}_{2})_{2} - \text{П}_{3}}{(\text{П}_{3})_{2} - (\text{П}_{3})_{1}} + (C_{x})_{2} \frac{\text{П}_{3} - (\text{П}_{3})_{1}}{(\text{П}_{3})_{2} - (\text{П}_{3})_{1}} <*>. (25)
<*> В скобках даны табличные значения, а без скобок — расчетные значения величин.
Пример. Известно, что lg П2 = -7,00 и П3 = 0,11. Используя формулу (1), находят искомое значение Cx
C_{x} = 0,5874 \frac{0,12 - 0,11}{0,12 - 0,10} + 0,5983 \frac{0,11 - 0,10}{0,12 - 0,10} = 0,5928.
Вариант 2. При совпадении расчетного значения П3 с табличным коэффициент сопротивления поплавка определяют по формуле
C_{x} = (C_{x})_{1} \frac{lg(\text{П}_{2})_{2} - lg\text{П}_{2}}{(lg\text{П}_{2})_{2} - (lg\text{П}_{2})_{1}} + (C_{x})_{2} \frac{lg\text{П}_{2} - (lg\text{П}_{2})_{1}}{(lg\text{П}_{2})_{2} - (lg\text{П}_{2})_{1}} . (26)
Пример. Известно, что lg П2 = -7,005 и П3 = 0,12. Используя формулу (2), находят искомое значение
C_{x} = 0,5598 \frac{(- 7,00) + 7,005}{(- 7,00) + 7,02} + 0,5983 \frac{(- 7,005) + 7,02}{(- 7,00) + 7,02} = 0,5886.
Вариант 3. В общем случае, когда расчетное значение безразмерных величин lg П2 и П3 не совпадает с табличными значениями, коэффициент сопротивления поплавка Cx определяют по формуле
Пример. При П3 = 0,125; lg П2 = -7,01
ПРИМЕРЫ ПЕРЕСЧЕТА ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОТАМЕТРА
1. Пересчет градуировочной характеристики газовых ротаметров.
Для ротаметра № 23 с массой поплавка m = 0,0001305 кг (указана в паспорте) даны градуировочная и обобщенная характеристики, определенные для воздуха со следующими физическими свойствами: динамическая вязкость \mu_{1} = 1,81 \cdot 10^{- 5}\text{Па} \cdot \text{с} ; \rho_{1} = 1,1885\text{кг}/\text{м}^{3} .
Расход воздуха для деления шкалы, соответствующего 100%, составляет Q = 2,41·10-5 м3/с, а безразмерная величина П3 = 0,1757 (приложение 3). Требуется определить расход гелия для указанного деления шкалы при давлении P2 = 100462 Па и температуре T2 = 294,80 К. Ускорение силы тяжести g = 9,8155 м/с2.
Динамическая вязкость и плотность гелия определяются из таблиц и для наших условий измерения они равны: \mu_{2} = 1,95 \cdot 10^{- 5}\text{Па} \cdot \text{с} ; \rho_{2} = 0,1623\text{кг}/\text{м}^{3} .
Используя формулы (1) и (3) (пп. 3.2 и 3.3 основного текста), вычисляют значения десятичных логарифмов:
lg(\text{П}_{2})_{1} = lg[\frac{\mu_{1}^{2}}{\rho_{1}gm}] = lg[\frac{(18,10)^{2} \cdot 10^{- 12}}{1,1885 \cdot 9,8155 \cdot 0,1305 \cdot 10^{- 3}}] = - 6,66,
lg(\text{П}_{2})_{2} = lg[\frac{\mu_{2}^{2}}{\rho_{2}gm}] = lg[\frac{(19,50)^{2} \cdot 10^{- 12}}{0,1623 \cdot 9,8155 \cdot 0,1305 \cdot 10^{- 3}}] = - 5,73.
В соответствии с п. 3.5 основного текста и приложением 5 определяют коэффициенты сопротивления поплавков C_{x_{1}} и C_{x_{2}} , которые, например, равны: C_{x_{1}} = 9,6861 ; C_{x_{2}} = 1,4860 .
По формуле (6) находят расход гелия
Q_{2} = Q_{1} \sqrt{\frac{C_{x_{1}}\rho_{1}}{C_{x_{2}}\rho_{2}}} = 2,41 \cdot 10 \sqrt[- 5]{\frac{0,6861 \cdot 1,1885}{1,4810 \cdot 0,1623}} = 4,44 \cdot 10^{- 5}\text{м}^{3}/\text{с}.
Определяют погрешность пересчета по формуле (4), если погрешность таблиц пересчета \delta_{\text{т}} = 3,9\% , а погрешность определения плотности гелия \delta_{\rho_{2}} = 0,2\% .
\delta_{Q_{2}} = 0,5\delta_{\rho_{2}} + \delta_{\text{т}} = 4\%.
2. Пересчет градуировочной характеристики жидкостных ротаметров.
Для ротаметра с массой поплавка m = 0,15791 кг; \rho = 6316,4\text{кг}/\text{м}^{3} даны градуировочная и обобщенная характеристики для жидкости со следующими физическими свойствами: кинематическая вязкость \nu_{1} = 0,9889 \cdot 10^{- 6}\text{м}^{2}/\text{с} , \rho_{1} = 996,33\text{кг}/\text{м}^{3} .
Расход градуировочной жидкости для деления шкалы, соответствующего 80%, составляет Q = 1,82368·10-4 м3/с, а безразмерная величина П3 = 0,132801 (приложение 3).
Требуется определить расход рабочей жидкости с физическими свойствами
\nu_{2} = 31,80 \cdot 10^{- 6}\text{м}^{2}/\text{с},
\rho_{2} = 1150,00\text{кг}/\text{м}^{3}.
Используя формулы (2) и (4) (пп. 3.2 и 3.3) определяют:
В соответствии с п. 3.5 основного текста и приложением 4 определяют C_{x_{1}} и C_{x_{2}} , которые, например, равны: C_{x_{1}} = 2,000418 ; C_{x_{2}} = 2,100632 .
По формуле (5) основного текста находят расход рабочей жидкости
Определяют погрешность пересчета по формуле (8) основного текста.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕСЧЕТА ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
для рабочей среды ______________________________________ наименование среды
при \rho = кг/м3, \mu = Па·с P = Па T = К
| Деления шкалы ротаметра, % | Расход рабочей среды, м3/с |
|---|---|
| 0 | |
| 10 | |
| 20 | |
| 30 | |
| 40 | |
| 50 | |
| 60 | |
| 70 | |
| 80 | |
| 90 | |
| 100 |


(17)
(18)
(27)


