7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

1/6

MASURAREA DEBITELOR CU AJUTORUL DIAFRAGMEICARACTERISTICA DE DEBIT A DIAFRAGMEI

1. Principiul lucrriiDiafragma este un disc care, avnd un orificiu central cu diametrul mai mic dect di-

ametrul conductei n care se monteaz, creeaz o strangulare n calea curgerii. Pe faa amontea diafragmei apare o cretere de presiune (fig.1) determinat de frnarea curentului de fluid

care lovete discul, n timp ce pe faa aval presiunea scade datorit mririi vitezei de curgerecauzat de contracia venei de fluid. Presiunea minim apare la o anumita distan de faa avala diafragmei deoarece, n virtutea ineriei, contracia continui dup ce fluidul a depit ori-ficiul diafragmei. Diferena de presiune p care apare ntre feele diafragmei depinde de debi-

tul de fluid i este o msur aacestuia.Variaia mic a presiunii, la tre-cerea prin diafragm, permite

neglijarea modificrii densitiifluidului i s se considere cacesta este incompresibil (=const. ).Considernd o seciune 1 n care

curgerea nu este perturbat deprezena diafragmei i seciunea

n care presiunea este minim,respectiv viteza de curgere ma-xim, se pot scrie urmtoareleecuaii:- ecuaia continuitii:

minmax11 AwAw = ( 1 )

- ecuaia lui Bernoulli:

22

2

maxmin

2

11 wpwp +=+ ( 2

)Din cele dou ecuaii se

obine:

ppp 21 2

Fig.1 Curgerea prin diafragm

7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

2/6

Rezult expresia debitului masic de fluid:

=== pd

w

A

wAm 241

2

4212

0

11& [kg/s] ( 7 )

Expresia (7) a fost obinut n ipoteza c fluidul este incompresibil, ceea ce este corectnumai pentru lichide. In cazul gazelor sau vaporilor pentru a se lua n consideraie efectulcompresibilitii este necesar s se introduc un coeficient de corecie subunitar, , numit co-eficient de compresibilitate sau coeficient de destindere.

Se noteaz cu i se numete coeficient de debital diafragmei expresia:

421

= ( 8 )

Rezult in final relaia:

1

2

24

= pd

m& [kg/s] ( 9 )

care ilustreaz legea de legtura dintre debitul m& [kg/s] i diferena de presiune p [Pa].

2. Metoda msurrii debituluiDatorit importanei sale, metoda msurrii debitului cu ajutorul diafragmei este stan-

dardizat att n ceea ce privete construcia dispozitivului de msurare ct si metodologia decalcul.

2.1. Construcia dispozitivului de msurare cu diafragm.Discul diafragmei are un orificiu circular care spre amonte este cilindric, cu muchia

foarte bine ascuit, iar spre aval este teit conic cu un unghi de 300

...450

(fig.2).

Dup modul n care semsoar diferena de presiune deo parte i de alta a diafragmeiexist mai multe tipuri construc-tive, dintre care cel mai des utili-zat l reprezint diafragma cu

prize de presiune la fa.La acest tip, discul este

prins ntre dou piese toroidale,numite camere inelare, care aun interior cte un canal ce co-munic cu interiorul conductei

7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

3/6

2.2. Metodologia de calcul a debitului.Modul n care se calculeaz mrimea debitului, conform relaiei (9), este precizat in

STAS 7347/2-90.

2.2.1.Coeficientul de debit :Coeficientul de debit se calculeaz cu formula:

41 =

C(10)

n care coeficientul C se numete coeficient de descrcarei are expresia:

ReCCC += (11)unde:

C = + 0 5959 0 0312 0 18402 1 8, , ,, (12)

CD

Re,

,

,Re

=

0 0029

102 56 0 75

(13)

Cifra ReynoldsReD se poate exprima n funcie de debitul masic m& n forma:

ReDw D m

D=

=

4

(14)

n care [Pa.s] este viscozitatea dinamica a fluidului, la temperatura de lucru.

2.2.2. Coeficientul de destindere Pentru fluide incompresibile (lichide) =1 .

Pentru fluide compresibile (gaze sau vapori) coeficientul de destindere se calculeazcu formula empirica:

= +

1 0 41 0 35 4

1

( , , )p

p(15)

in care este exponentul adiabatic.

2.2.3.Calculul debitului.

Deoarece in formula (9) coeficientul de debit depinde prin intermediul cifreiReynolds de debitul masic m& necunoscut, calculul se executa prin aproximatii succesive.Relaia (9) de calcul a debitului se pune sub forma:

mKCm =& (16)

n care:d1 2

7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

4/6

m

D

D

KCm

CCC

C

D

m

=

+=

=

=

)1()1(

)1Re()1(

75,0

)1(

65,2

)1Re(

)0()1(

Re

100029,0

4Re

&

&

(20)

Calculul se repet de mai multe ori utiliznd relaiile de recuren:

mii

ii

iD

i

i

iD

KCm

CCC

C

D

m

=

+=

=

=

)()(

)Re()(

75,0

)(

65,2

)Re(

)1()(

Re

100029,0

4Re

&

&

(21)

pn cnd ntre dou valori succesive ale debitului diferena devine mai mic dect 0,1 % dindebitul de pornire )0(m& :

)0(3

)1()( 10 mmm ii &&&

(22)

Se atribuie debitului masic ultima valoare obinut:

)(imm && = [kg/s] (22)

3. Scopul lucrriiLucrarea are ca scop:a) nsuirea metodologiei de msurare a debitelor cu ajutorul diafragmei;

b) construirea diagramei pm 0& (caracteristica de debit);

4. Diagrama pm 0& (caracteristica de debit)

Diagrama caracteristicii de debit, exprimat de relaia (9), se construiete pentru o dia-fragm avnd urmtoarele caracteristici constructive:

- diametrul orificiului: d= 90 mm;- diametrul conductei: D =150 mm;- gradul de strangulare: = 0,6

Fl id l t id t f t l t d f i l

7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

5/6

Tabelul 1.p [mmH2O]Mrimea calculat Simb. u.m. Formula

20 50 100 200 500 1000

Diferena de presiune p Pa ][81,9][ 2OmmHpPap =

Presiunea amonte p1 PaNpp =1 Densitatea 1 kg/m

3 N=1

Viscozitatea 1 Pa.s N=1

Coeficientul de destindere -1

4 )35,041,0(1p

p

+=

Constanta debitului Km kg/s1

2

42

41

1

= p

dK

m

Coeficientul de descrcare C - 81,2 1840,00312,05959,0 +=C Debitul de pornire ( )0m& kg/s ( ) mKCm = 0&

Eroarea admis maxm& kg/s ( )0max 001,0 mm && =

Cifra Reynolds ReD (1)-

D

mD

=

1

)0(

)1(

4Re

&

Coeficientul de descrcare CRe (1)- ( )

( )

75,0

1

65,2

1Re

Re

100029,0

=

D

C

Coeficientul de descrcare C(1) - )1Re()1( CCC +=

Debitul masic ( )1m& kg/s ( ) ( ) mKCm = 11& Itera

ia

1

Eroarea ( )1m& kg/s ( ) ( ) ( )011 mmm &&& =

Cifra Reynolds ReD (2) - Dm

D

=

1

)1(

)2(

4Re

&

Coeficientul de descrcare Cre (2) - ( )( )

75,0

2

65,2

2Re Re100029,0

=

D

C

Coeficientul de descrcare C(2) - )2Re()2( CCC +=

Debitul masic ( )2m& kg/s ( ) ( ) mKCm = 22& Itera

ia2

Eroarea ( )2m& kg/s ( ) ( ) ( )122 mmm &&& =

Calculele se continu n acelai mod pn cnd maxmmi &&

Debitul final orar m& kg/h ( )imm && = 3600

7/31/2019 Masurarea Debitelor Cu Ajutorul Diafragmei Caracteristica de Debit a Diafragmei

6/6