Определение расхода воды

Как определить какой расход возможен, скажем через клапан? Какими формулами пользоваться? Начнем разбираться в этом вопросе.

Определение расхода воды через клапан. Вариант первый.

Для определения расхода воды часто пользуются вот такой формулой:

G=5,04* µ*F*(δP*γ)^0,5,где

G – расход воды т/час;

µ - коэффициент расхода определяемый экспериментально;

F – площадь проходного сечения, см²;

δP – перепад давления на рабочем органе, кгс/см² (атм.);

γ – плотность воды т/м³, при рабочих параметрах.

Пример расчета:

Дано

Изделие: регулирующий клапан 976-175-Э^б

Рабочая среда: вода

Температура максимальная рабочей среды: Т=250 ⁰С;

Давление максимальное рабочей среды: P=23,5 МПа;

Коэффициент расхода: µ=0,8

Максимальная площадь проходного сечения F=24 см²

Максимально допустимый перепад на регулирующем органе: δP=3,9 МПа=39 кгс/см²=39 атм.;

Плотность воды при T=20 ⁰C: γ= 1 т/м³

Задача

1.    Рассчитать удельную пропускную способность клапана (К_vy) при температуре рабочей среды 20 ⁰С

2.    Рассчитать максимальную пропускную способность клапана (G) при максимальном допустимом перепаде на регулирующем органе и температуре рабочей среды 20 ⁰С.

Решение

1.     Удельная пропускная способность клапана (К_vy) - это тот расход, который возможен через клапан при перепаде на рабочем органе в 0,1 МПа (1 атм.), следовательно, δP =1 атм.

Подставляя значения в формулу получим:

К_vy = G=5,04* µ*F*(δP*γ)^0,5=5,04*0,8*24*(1*1)^0,5=96,7 т/час;

Полученное нами значение удельной пропускной способности полностью соответствует данным приведенным в каталогах.

2.    Для расчета максимальной пропускной способности клапана при максимально допустимом перепаде так же подставляем известные значения в нашу формулу и получаем:

G=5,04* µ*F*(δP*γ)^0,5=5,04*0,8*24*(39*1)^0,5=604 т/час;

Обратим внимание, что расчет был выполнен, при комнатной температуре. В таком случае плотность γ = 1 т/м³.

Для того чтобы определить расход воды при температуре рабочей необходимо знать плотность воды при этой температуре. Плотность эту можно определить по таблицам теплофизических свойств воды и пара.

В нашем случае при Т=250 ⁰С; P=23,5 МПа плотность воды будет равна 0,819 т/м³

И расход среды при этих параметрах соответственно будет равен:

G=5,04* µ*F*(δP*γ)^0,5=5,04*0,8*24*(39*0,819)^0,5=546 т/час;

Определение расхода воды через клапан. Вариант второй.

Для определения расхода воды можно воспользоваться вот такой формулой:

G=1,01* К_vy*(δP*γ)^0,5 где;

G – расход воды т/час;

К_vy – условная пропускная способность м³/час;

δP – перепад давления на рабочем органе, кгс/см² (атм.);

γ – плотность воды т/м³, при рабочих параметрах.

Таким образом, максимальный расход воды через клапан при температуре рабочей среды 20 ⁰С будет равен:

G=1,01* К_vy*(δP*γ)^0,5=1,01*96,7**(39*1)^0,5=609 т/час

А при рабочих параметрах, когда измениться плотность воды:

G=1,01* К_vy*(δP*γ)^0,5=1,01*96,7**(39*0,819)^0,5=551 т/час

Вот примерно так определяем расход воды через регулирующий клапан.

Теперь о том, что немного смущает:

1.    Результат по первой и второй формуле немного различается.

Например:

при 20 ⁰С получаем 604 т/час, а во втором случае 609 т/час.

при рабочих параметрах получаем 546 т/час, а во втором случае 551 т/час.

Вообще погрешность небольшая (в поле допуска). Видимо ей можно пренебречь.

2.    Когда мы рассчитываем расход при рабочих параметрах вторым способом, то берем условную пропускную способность клапана при температуре рабочей среды 20 ⁰С. Казалось бы, надо брать эту условную пропускную способность при рабочих параметрах, но тогда расхождение в результатах будет большим.

Если у кого есть соображения, пишите в комментариях.