Методы определения расхода и скорости газа (воздуха)

Расход газа (воздуха) в газоходе (воздуховоде) определяется по значению средней скорости, вычисленной на основании замеренной величины динамического (скоростного давления). Расход чистого воздуха определяют по формуле:

= Wcp F 3600, м3/ч,                      

где Wcp - средняя скорость газа (воздуха), м/с; F - площадь сечения воздуховода (газовода), м2. Средняя скорость воздуха (газа) находится из уравнения:

Wср=

где Рд - усредненное динамическое давление, кгс/м2; Р -плотность воздуха (газа), кг/м2; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2.

Для определения скорости применяют пневмометрическую трубку МИОТ с микроманометром типа ММН, а также комбинированный приемник высокого давления (ПВДК). ПВДК представляет собой разборную конструкцию, которая выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.018-79 «ССБТ. Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний». Основными деталями являются: приемник полного давления, приемник систематического давления, полая державка и эластичный шланг.

Измерительную трубку устанавливают так, чтобы ось вращения кронштейна проходила через нуль шкалы. Шкала измерительной трубки имеет длину 300 мм, наименьшее деление шкалы 1 мм. Для установки кронштейна с измерительной трубкой на требуемый угол наклона к плите 1 прикреплена дугообразная стойка 12 с пятью отверстиями, соответствующими определенным постоянным значениям прибора К (0,2; 0,3; 0,4; 0,6; и 0,8), величины которых обозначены на стойке против каждого отверстия. Кронштейн 10 фиксируется на стойке 12 в необходимом положении с помощью фиксатора 9, который укреплен на втулке кронштейна. Для установки микроманометра в горизонтальное положение на плите имеются два уровня 8 с цилиндрическими ампулами. Прибор приводится в горизонтальное положение двумя регулировочными винтами 2.

Микроманометр заполняют спиртом через отверстие в крышке с пробкой 6, а выливают через сливной кран 7, расположенный в нижней части резервуара. Для измерения прибор подключается резиновыми шлангами, надеваемыми на штуцеры трехходового крана. Трехходовый кран имеет три шнура (см. рис. 2), обозначенных буквами «а», «б», «в» и отверстие для сообщения с атмосферой. Штуцер «а» используется для постоянного соединения крана со стеклянной измерительной трубкой.

Каналы в трехходовом кране расположены таким образом, что при повороте его против часовой стрелки до упора резервуар и измерительная трубка сообщаются с атмосферой, а отверстия к штуцерам «б» и «в» перекрыты. При этом положении крана проверяют нуль прибора. При повороте крана по часовой стрелке до упора штуцер «в» сообщается с резервуаром, а штуцера «а» и «б» сообщаются между собой и с измерительной трубкой. При этом отверстие для сообщения с атмосферой перекрываются. При измерении давления резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер «в», а при измерении разрежения - на штуцер «б». При измерении динамического давления плюсовая трубка надевается на штуцер «в», а минусовая - на штуцер «б». Действие прибора основано на гидростатическом принципе. При равенстве давления над спиртом в резервуаре и в стеклянной трубке уровень его устанавливается на одном горизонте. Включают прибор таким образом, чтобы давление над спиртом в резервуаре было всегда больше, чем визмерительной трубке. При этом уровень спирта в резервуаре понижается, а в измерительной трубке повышается. (Приложение №5)

а)

б)

Рис. 2. Микрометр типа ММН-240:

а - общий вид; б - схема включения трехходового крана.

I - при контроле нуля; II - при замерах.

- плита; 2 - регулировочный винт; 3 - резервуар; 4 -

трехходовый кран; 5 - регулятор нулевого положения мениска; 6

пробка; 7 - сливной кран; 8 - уровень с цилиндрической

ампулой; 9 - фиксатор; 10 - кронштейн; 11 - измерительная

стеклянная трубка; 12 - дугообразная стойка.

Для устранения влияния пульсации воздушного потока на положение мениска жидкости в трубке микроманометра в один из резиновых шлангов вставляют демпфер, соединяющий микроманометр с пневмометрической трубкой. Давление, измеряемое микроманометром, определяется следующей зависимостью:

Р = Н  с  sin a Рск,

где Н- отчет по шкале прибора, мм; с - тарировочный коэффициент; sines - синус угла наклона трубки микроманометра; Рск - плотность спирта, г/см3, при температуре 20 °С.

Обычно произведение С sin a  Реп обозначается буквой «К» и называется постоянным множителем прибора. Значения «К» нанесены на дугообразной стойке прибора.

Если при измерении применяют жидкость с плотностью, не совпадающей с плотностью спирта, или температура спирта (tж.) отлична от t=20°C, то необходимо пересчитать полученный результат по следующей зависимости:

=

где - коэффициент объемного расширения. Для спирта- =0,0011, для воды- =0,00015.

Пример 1. Отсчет по шкале микроманометра Н=100 мм при постоянном множителе К=0,2. Температура воздуха в месте установки прибора t = 0°С. Плотность спирта /"„,=0,83 г/см3 при t = 0°С. Определяем величину действительного давления. Решение по формуле находим:

P=

На практике не редки случаи, когда замеренные величины динамического давления в сечении имеют не только большие расхождения но и принимают нулевые или отрицательные значения. В этом случае средние значения скоростных давлений, замерейных в данном сечении воздуховода, определяются по формуле:

ск=( )2

где Рскь Рск2,..., Рск„ - значения скоростных давлений, замеренных по отдельным точкам площади сечения; п - число точек замеров.

Пример 2. При измерении искаженного потока получены следующие значения динамического давления: 15; 0,0; 12,3; 44,5; -7,1; 20,4; 15,6; -3,1;  0,0; 31,4 кгс/м2.

Определить среднее значение Рск.

По формуле вычисляем среднее скоростное давление

Рск= кгс/м2.

Число в знаменателе включает все измерения, в том числе положительные, отрицательные и нулевые значения. Если бы были учтены только положительные измерения, то результат составил

Рск = =21,96кгс/м2

и был бы явно завышен, так как в действительности поток протекает со средней скоростью, соответствующей динамическому давлению не по всему поперечному сечению воздуховода.

На практике, при проведении замеров, возможны случаи засорения трубки МИОТ, шлангов и микроманометра пылью (при условии больших концентраций дымовых газов). В таких случаях замеры динамического давления следует производить в трубопроводе до начала технологического процесса (вхолостую на чистом воздухе) с последующим вводом поправки на запыленность воздуха. Расход чистого воздуха (L) при этом определяется по формуле.

Расход газа равен (Lr)

Lr =( l + k ) L , (42)

где к - содержание пыли, мг/м3.

Для измерения скорости движения воздуха в открытых каналах применяются анемометры: механические крыльчатые типа АСО-3 (диапазон измеряемых скоростей 0,2-5 м/с), чашечные типа МС-13 (1+20м/с) и электрические (термоанемометры) конструкций ЛИОТ, ВНИИГС Уральского Промстройпроекта (0,1 + 1,0 м/с).

Сборку аппаратуры для отбора проб производят в следующей последовательности:

.Предварительно взвешенный на аналитических весах и пронумерованный фильтр вместе с защитными кольцами включают в гнездо корпуса аллонжа (при этом выступ бумажного чехла пропускают в соответствующую прорезь), закрывают аллонж верхним кольцом (крышкой) и, поворачивая его до отказа, плотно закрепляют между фланцами закрытого аллонжа.

.Сборный аллонж присоединяют резиновой трубкой к всасывающему патрубку аспиратора. Плотно завинчивают выбранный наконечник к пылеотборной трубке, а другой ее конец вставляют в отросток аллонжа со стороны крышки и тщательно герметизируют соединение с помощью эластичной резиновой муфты или изоляционной ленты.

Примечание: Наружный диаметр пылеотборной трубки должен быть чуть меньше внутреннего диаметра патрубка крышки аллонжа. При соединении встык возможно оседание пыли в зазор между трубкой и аллонжем.

.Собранное пылеотборное устройство проверяют на герметичность следующим образом: плотно закрывают отверстие наконечника и наблюдают за положением поплавка. При герметичности системы, т.е. отсутствии подсоса воздуха, поплавок ротаметра должен оставаться на нулевом делении.

. Вводят пылеотборную трубку в воздуховод навстречу потоку, включают электродвигатель и регулировочным вентилем устанавливают предварительно рассчитанный расход воздуха и фиксируют особенности технологического режима.

. В рабочем журнале записывают номер фильтра, начало отбора пробы, величину расхода воздуха и т.д.

. Отбор проб производится интегральным способом путем равномерного перемещения пылеотборной трубки по двум взаимоперпендикулярным направлениям сечения воздуховода, причем нельзя допускать касания стенок воздуховода концом наконечника.

.Отбор аспирируемого воздуха зависит от предполагаемого содержания пыли и определяется необходимостью накопления в фильтре такого качества пыли, которое достаточно для надежного определения привеса (1-2 мг) и не превысит пылеемкости применяемого фильтра.

Ориентировочные объемы воздуха при отборе проб можно установить по табл. 12

Таблица 12.