Объемный расход
Объемный расход — это количество жидкости, газа или пара, проходящих заданную точку за определенные отрезок времени, измеряется в единицах объёма таких, как м 3 /мин.
Счетчик объемного расхода воды
Значение давления и скорости в потоке
Давление, которое обычно определяется, как сила на единицу площади, является важной характеристикой потока.
Давление, оказываемое жидкостью, газом или паром в трубопроводе
На рисунке выше показаны два направления, в которых поток жидкости, газа или пара, двигаясь, оказывает давление в трубопроводе в направлении самого потока и на стенки трубопровода. Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход.
Скорость, с которой течет жидкость, газ или пар в значительной степени влияет на величину давления, оказываемого жидкостью, газом или паром на стенки трубопровода; в результате изменения скорости изменится давление на стенки трубопровода. На рисунке ниже графически изображена взаимосвязь между скоростью потока жидкости, газа или пара и давлением, которое оказывает поток жидкости на стенки трубопровода.
Взаимосвязь между скоростью и давлением
Как видно из рисунка, диаметр трубы в точке «А» больше, чем диаметр трубы в точке «B». Так как количество жидкости, входящей в трубопровод в точке «А», должно равняться количеству жидкости, выходящей из трубопровода в точке «В», скорость, с которой течёт жидкость, проходя более узкую часть трубы, должна увеличиваться. При увеличении скорости жидкости, будет уменьшаться давление, оказываемое жидкостью на стенки трубы.
Для того, чтобы показать, как увеличение скорости расхода текучей среды может приводить к уменьшению величины давления, оказываемого потоком текучей среды на стенки трубопровода, можно воспользоваться математической формулой. В этой формуле учтены только скорость и давление. Другие показатели, такие как: трение или вязкость не учтены. Если не принимать во внимание эти показатели, то упрощенная формула записывается так: PA + K (VA) 2 = PB + K (VB) 2
Давление, оказываемое текучей средой на стенки трубы, обозначено буквой P. РA — это давление на стенки трубопровода в точке «А» и PB — это давление в точке «B». Скорость текучей среды обозначена буквой V. VA — это скорость текучей среды по трубопроводу в точке «А» и VB — это скорость в точке «B». K — это математическая константа.
Как уже было сформулировано выше, для того, чтобы количество газа, жидкости или пара прошедшее трубопровод в точке «B», равнялось количеству газа, жидкости или пара, вошедшему в трубопровод в точке «А», скорость жидкости, газа или пара в точке «B» должна увеличиваться. Поэтому, если PA + K (VA)2 должно равняться PB + K (VB)2, то при увеличении скорости VB давление РB должно уменьшиться. Таким образом увеличение скорости приводит к уменьшению параметра давления.
Типы потока газа, жидкости и пара
Скорость среды также влияет на тип потока, образующегося в трубе. Для описания потока жидкости, газа или пара используются два основных термина: ламинарный и турбулентный.
Различия ламинарного и турбулентного потока
Ламинарный поток
Ламинарный поток — это поток газа, жидкости или пара без завихрений, который образуется при относительно небольших общих скоростях текучей среды. При ламинарном потоке жидкость, газ или пар движется ровными слоями. Скорость слоев, движущихся в центре потока выше, чем скорость внешних (текущих у стенок трубопровода) слоёв потока. Уменьшение скорости движения внешних слоев потока происходит из-за наличия трения между текущими внешними слоями потока и стенками трубопровода.
Турбулентный поток
Турбулентный поток — это поток газа, жидкости или пара с завихрениями, который образуется при более высоких скоростях. При турбулентном потоке слои потока движутся с завихрениями, а не стремятся к прямолинейному направлению в своем течении. Турбулентность может неблагоприятно влиять на точность измерений расхода посредством возникновения разных величин давления на стенки трубопровода в любой заданной точке.
Понятие расхода. Характеристики потока среды
ПОНЯТИЕ РАСХОДА:
Объемный расход определяется по формуле:
Q = V • S,
где Q — объемный расход;
V — скорость потока;
S — площадь поперечного сечения потока.
Массовый расход определяется через плотность и объемный расход:
Qm = Q • ρ,
где Qm — массовый расход;
ρ — плотность измеряемой среды.
Как правило, в качестве объемных единиц измерения количества среды используют: литр (л), кубический сантиметр (см³) и кубический метр (м³); а массовых — грамм (г), килограмм (кг) и тонну (т).
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА:
Наиболее важными характеристиками потока, влияющими на характер движения среды, являются:
Вязкостью (динамической) называют физическое свойство текучей среды, характеризующее внутреннее трение между ее слоями. Единицей измерения вязкости является Пуаз (П), вязкость маловязких жидкостей и газов измеряют в сотых долях Пуаза — сантипуазах (сП).
Наряду с динамической вязкостью используют величину, называемую кинематической вязкостью:
где ν — кинематическая вязкость;
µ — вязкость.
Единицей измерения кинематической вязкости служит Стокс (Ст), на практике чаще используется его сотая часть — сантистокс (сСТ).
Вязкость жидких сред с увеличением температуры уменьшается, причем для различных жидкостей данная зависимость различна. В то же время, вязкость жидких сред зависит и от давления, обычно возрастая при его увеличении. Однако, при давлениях, встречающихся в большинстве случаев (до 20 МПа), это изменение незначительно и, как правило, не учитывается.
Для газообразных сред зависимость вязкости от давления и от температуры весьма существенна: с увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры — увеличивается.
ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ:
Скорость потока, вязкость и плотность жидкости определяют режим движения жидкости в трубопроводе. Исследование вопроса о механизме движения сред привело к заключению о существовании двух режимов движения жидкости:
Критерием оценки обоих режимов является число Рейнольдса:
Re = (V • D • ρ)/µ = (V • D)/ν,
где Re — число Рейнольдса;
D — внутренний диаметр трубопровода.
Ламинарный режим движения наблюдается при Re 4000, хотя данное значение, в зависимости от условий движения потока, может оказаться большим. Режим движения при 2000 При турбулентном же режиме эпюра скоростей имеет более сглаженный характер. Закон распределения скорости по сечению трубопровода играет важную роль при определении действительного расхода среды. Так как данный закон в большинстве случаев неизвестен, используется определение средней скорости потока — скорость, с которой должны двигаться через поперечное сечение потока все частицы, чтобы расход среды был равен расходу, полученному с действительными неодинаковыми для различных частиц скоростями.
В зависимости от принципа измерения, осреднение скорости потока производится либо конструктивным путем, либо вытекает из самого принципа измерения. «Качество» осреднения скорости потока напрямую влияет на точность работы расходомера.
При прохождении потока среды через местные сопротивления (колена, тройники, клапаны ) нарушается распределение скорости потока по сечению трубопровода (поток дестабилизируется). Поэтому, как правило, после местных сопротивлений перед расходомером необходимо выдержать прямой участок для стабилизации потока, в противном случае погрешность измерений может увеличиться. Как правило, для современных расходомеров прямой участок «до» составляет порядка 5…20 DN. Более детальные данные о величине прямых участков приводятся в техническом описании конкретного прибора.
Объёмный расход
Объёмный расход — в гидравлике объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени. 
. При установившемся движении расход капельной жидкости — величина постоянная вдоль данного потока.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Объёмный расход» в других словарях:
объёмный расход — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN volumetric ratevolumetric flow rateflow volumevolumetric flowvolumetric flowrate … Справочник технического переводчика
объёмный расход воды — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN volumetric water discharge … Справочник технического переводчика
объёмный расход газа — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN volumetric gas discharge … Справочник технического переводчика
объёмный расход потока — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN volume of stream flow … Справочник технического переводчика
объёмный фактический расход газа — (напр. поступающего на очистку в электрофильтр) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN actual gas volumetric flow rate … Справочник технического переводчика
Объёмный гидропривод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Объёмный гидропривод это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины … Википедия
объёмная скорость течения — объёмный расход — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы объёмный расход EN volume rate of flow … Справочник технического переводчика
Расход — жидкости, газa (a. gas, liquid flow rate; н. Durchfluβmenge, anstehende Casmenge; ф. debit du liquide, du gaz; и. consumo de liquido, de gas; gasto de liquido, de gas) количество жидкости (газа), протекающее в единицу времени через… … Геологическая энциклопедия
РАСХОД — жидкости (газа), количество жидкости (газа), протекающее в единицу времени через поперечное сечение потока. Если кол во в ва измеряется по объёму протекающей жидкости, то Р. наз. объёмным (Q0), если же по массе жидкости, то массовым (Qм). Для… … Физическая энциклопедия
Методы измерения расхода жидкости
Количеством жидкости можно считать массу, тогда расход называют массовым и измеряют в кг/с, или объем, в этом случае расход называют объемным и измеряют в м3/c или л/мин.
Если плотность жидкости считать постоянной, то связать массу и объем не составит труда:
Используя эту зависимость можно легко связать массовый и объемный расходы.
Измерительные приборы позволяют определить массовый или объемный расход. Рассмотрим наиболее известные методы измерения расхода жидкости.
Объемный способ измерения расхода
Поток жидкости направляется в мерную емкость, на которую нанесена шкала.
Фиксируется время за которое жидкость наполнит емкость до некоторой отметки. Зная геометрические размеры емкости можно определить какой объем был заполнен жидкостью и вычислить объемный расход.
Погрешности измерения объемным способом
В связи с тем, что измерения производятся визуально с ручной фиксацией времени, погрешности объемного способа измерения расхода связаны с неточностью измерения времени, величины заполнения емкости (по линейке). Кроме того, объем жидкости зависит от температуры, поэтому нагрев или охлаждение жидкости могут влиять на показания при измерениях.
Весовой способ измерения расхода жидкости
Жидкость поступает в мерную емкость установленную на весах.
Если зафиксировать время, за которое масса жидкости достигнет установленной величины, то можно определить массовый расход.
Погрешность измерения зависит от точности измерения времени наполнения мерной емкости. Масса жидкости от температуры не меняется, поэтому погрешностей, связанных с нагревом или охлаждением, в данном случае, не будет.
Механические способы определения расхода
Расходомер вытеснительного типа
При данном способе измерения фиксируется время, за которое жидкость заполняет заданный объем вытесняя подвижный элемент. Для этого может быть использован гидроцилиндр, гидромотор.
Рассмотрим данный способ измерения не примере расходомера с вращающимися кулачками.
Жидкость поступает в полость расходомер, воздействует на кулачки, заставляя их вращаться. Зная объем рабочей камеры и частоту вращения кулачков можно легко вычислить расход рабочей жидкости.
Погрешности при измерениях расходомерами вытеснительного типа
Погрешности связаны с трением между подвижными деталями, перетечками жидкости.
Турбинный расходомер
Турбина установлена в цилиндрическом корпусе.
При прохождении потока жидкость турбина будет вращаться, причем чем выше расход тем быстрее будет вращаться турбина. При прохождении лопатки увеличивается индуктивность. С помощью этого фиксируется скорость вращения турбины. Произведя тарировку прибора, можно будет судить о расходе жидкости зная частоту вращения турбины.
К турбинным расходомерам относят и мировертушки.
Погрешности при измерении расхода с помощью турбинного расходомера
Основными факторами влияющими на погрешность измерения в данном случае будут:
Определение расхода по перепаду давления
Потери давления зависят от скорости движения жидкости в трубопроводе, а скорость, в свою очередь зависит от расхода и диаметра трубопровода. Получается, что, зная потери давления на трубопроводе, можно судить о скорости движения жидкости о расходе.
Измерение расхода с помощью диафрагмы
Погрешности измерения могут быть связаны с изменением профиля проходного сечения диафрагмы, вызванного зарастанием отверстия или сглаживанием кромок.
Ультразвуковой способ определения расхода
Два ультразвуковых приемника (передатчика) установлены на противоположных поверхностях.
Скорость течения жидкости будет влиять на время прохождения ультразвукового импульса через поток жидкости. Зная диаметр трубы можно вычислить расход жидкости.
Вихревой способ определения расхода жидкости
Термоанемометрический способ измерения расхода
Расходомер представляет собой тонкую проволоку помещенную в поток. Через проволоку проходит электрический ток, что вызывает ее нагрев, до величины, которая определяется скоростью теплопотерь.
На величину потерь тепла влияет скорость течения жидкости, а значит и ее расход.
Расход жидкости и скорость движения
Перемещение жидкости по трубопроводам, каналам, аппаратам происходит в следствии перепада давления, создаваемого разностью уровней жидкости или работой специальных машин – насосов. Объем жидкости, протекающий через какое-либо сечение потока в единицу времени, называют объемным расходом жидкости Q.
Как было показано выше, вследствие влияния сил вязкости (трения) в разных точках поперечного сечения потока скорость частиц жидкости неодинакова: по оси потока она максимальна, а у стенки трубопровода равна нулю. Поскольку установить распределение скоростей по поперечному сечению потока часто затруднительно, в инженерных расчетах обычно используют так называемую среднюю скорость; при этом допускают, что все частицы потока движутся с одинаковой скоростью. Такая условная скорость w определяется отношением объемного расхода жидкости Q к площади сечения потока S:
тогда объемный расход жидкости Q (м 3 /с, м 3 /ч ) и ее массовый расход М (кг/с, кг/ч) определяются соответственно уравнениями: Q=wS; М= wSp. (2)
уравнения 1 и 2 называют уравнениями расхода и широко используют в расчетах трубопроводов и химических аппаратов.
Виды движения.
В зависимости от изменения параметров процессы подразделяют на стационарные (установившиеся) и нестационарные (неустановившиеся). При установившемся движении жидкости dw /dτ =0, скорость не зависит от времени, и течение в любом месте потока остается неизменным, т.е. скорость является функцией только пространственной системы координат w=f (x, y, z). При неустановившемся движении dw /dτ ≠ 0, и скорость изменяется не только в пространстве, но и во времени. В этом случае w=f (x, y, z, τ). В качестве примера неустановившегося движения можно привести истечение жидкости из отверстия в сосуде: без подачи в сосуд жидкости уровень в нем понижается, при этом скорость истечения жидкости уменьшается во времени.
При течении жидкости режим ее движения может быть ламинарным или турбулентным.
При ламинарном режиме, наблюдающимся при малых скоростях или значительной вязкости жидкости, она движется параллельными струйками, не смешивающимися друг с другом. Струйки обладают различными скоростями, но скорость каждой струйки постоянна и направлена вдоль оси потока. Скорость частиц по сечению трубы изменяется по параболе: от нуля у стенок трубы до максимума у ее оси. При этом средняя скорость жидкости равна половине максимальной Wср = 0,5 W max. Такое распределение скорости устанавливается на некотором расстоянии от входа в трубу.
Опыты, проведенные в 1883 году О. Рейнольдсом, показали, что характер движения жидкости зависит от средней скорости W жидкости, от диаметра d трубы и от кинематической вязкости V жидкости. Переход одного вида движения в другой происходит при определенном значении комплекса перечисленных величин, названного критерием Рейнольдса: Re = Wd / V.
Критерий Рейнольдса является безразмерной величиной, что легко доказать подставив входящие в него величины в одинаковой системе единиц, например в системе СИ. /Re/ = (м/сек * м /// м 2 /сек).
Выражения критерия Re, которыми пользуются в расчетах
Re = Wd / V = Wdρ / µ = Wd / µ
V- кинематическая вязкость, ρ – плотность, µ- динамическая вязкость, W-массовая скорость.
Из этих выражений следует, что турбулентное движение возникает с увеличением диаметра трубы, скорости движения и плотности жидкости или с уменьшением вязкости жидкости.
3. основные физические свойства нефти и нефтепродуктов. Методы определение плотности, вязкости, показателя преломления. Взаимосвязь различных свойств. Фракционный состав как основной показатель в структурной схеме переработки нефти на НПЗ.
Нефть и нефтепродукты представляют собой сложные смеси у/в и их гетеропроизводных. В технологических расчетах при определении качества сырья продуктов нефтепереработки и нефтехимии пользуются данными технического анализа (определение некоторых физических, химических и эксплуатационных свойств н/п).
Используют следующие методы: плотность, вязкость, мокулярная масса, (температура вспышки, воспламенения, самовоспламенения, кипения), низкотемпературные свойства (температура помутнения, застывания, кристаллизации), показатель преломления, цвет, тепловые свойства н/п (теплопроводность, теплоемкость, теплота сгорания, теплосодержание).
Фракционный состав.Фракционированием называется разделение сложной смеси компонентов на смеси более простого состава или в пределе на индивидуальные составляющие. Применительно к нефти разделение можно производить различными методами, основанными на различии физических и физико-химических свойств веществ нефти. В техническом анализе нефти, моторных топлив и углеводородных газов основным методом фракционирования является разделение по Т кипения, т.е. перегонка и ректификация.
Тн.к. и особенно температура выкипания 10% топлива характеризует пусковые свойства топлива. Чем ниже эта Т°С, тем больше в топливе легко испаряющихся веществ и тем легче при более низкой температуре запустить холодный двигатель.
Т°вык 50% топлива оказывает решающее влияние на быстроту прогрева запущенного на холоде двигателя и на соответствующий расход толива.
Не меньшее значение имеет и полота испарения топлива, что по данным стандартной разгонки хорошо характеризуется температурами выкипания 90%, 95%, 98% и Т к.к. При повышении этих температур уменьшается полнота испарения топлива, что влечет за собой неравномерность в его распределении по цилиндрам двигателя.
Определение фракционного состава в лабораторных условиях.
В чистую сухую колбу с помощью цилиндра наливают 100 мл испытуемого нефтепродукта Т°= 20±3°С. Затем в шейку колбы вставляют на хорошо пригнанной пробке термометр с градуировкой от 0° до 360°С. При этом ось термометра должна совпадать с осью шейки, а вверх ртутного шарика находится на уровне нижнего края отводной трубки в месте ее припая. Протирают отводную трубку холодильника и соединяют с ней отводную трубку колбы при помощи пробирки. Отводная трубка колбы холодильника на 25-40 мм и не касаться ее стенок.
При разгонке бензинов ванну холодильника заполняют льдом и заливают водой, поддерживая Т от 0° до 5°С. При разгонке вышекипящих нефтепродуктов осаждение проводят проточной водой, подавая ее через нижний патрубок и отводя через верхний. Температура отходящей воды не должна превышать 30 Т°С. В собранном приборе колба должна стоять строго вертикально. Затем колбу закрывают кожухом. Мерный цилиндр, не высушивая, ставят под нижний конец трубки холодильника так, чтобы трубка холодильника входила не менее, чем на 35 мм, но не ниже метки 100мл.
Термометр на 360 Т°С с ценой деления в 1°С устанавливается строго вертикально по оси линейки колбы. Верх ртутного шарика термометра должен находиться на нижнем уровне отводной трубки. Колбу закрывают кожухом. Нагрев постепенно увеличивают. Падение одной капли замечают как температуру начала кипения. Отмечают Тн.к., Т10%, Т50%, Т90%, Т95%, Тк.к. Замеряют остаток, выход и рассчитывают потери:
Плотность – это масса вещества заключенная в единицу объема.
Относительная плотность – ρ = t2 / t1., безразмерная величина, показывающая отношение ρ н/п при температуре t2 к плотности дистиллированной воды t1.
Стандартная температура для t1=4С, t2=20С.
T1=t2=60◦F (15◦C) считают плотность ρ 20 4 или ρ 15 15,
j- поправка на изменение ρ при изменении температуры на 1◦С
методы определения плотности.
1) С помощью ареометра точность до 0,001 для маловязких, 0,005 для вязких н/п
2) пикнометрический метод – более точный (до 0,0005)
Вязкость – характеризует прокачиваемость нефти при транспортировании ее по трубопроводу. Прокачиваемость топлива в двигателях внутреннего сгорания и поведения смазочных масел в механизмах. Различают динамическую, кинематическую и условную.
Динамическая вязкость измеряется в ….. η (пз) см/сек 2
Киниматическая вязкость измеряется в сантистоксах или в стоксах (сст,ст)
Условная вязкость применяется для оценки высоковязких н/п и подобным им жидкостей. Это отношение истечения из стандартного вискозиметра определенного объема испытуемой жидкости ко времени истечения дист. воды такого же объема при 20◦С. Чем выше температура выкипания н/п, тем выше ее вязкость.
Метод Дина и Девиса – это отношение вязкости исследуемого масла при температуре 37,8С (100 F) и 98,9С (210 F) к вязкости при этих температурах эталонных масел. кинематическую вязкость определяют с помощью вискозиметра (основанного на определении текучести жидкости через капилляры).
По показателю преломления можно судить о групповом у/в составе н/п, а в соотношении с плотностью и молекулярным весом можно рассчитать структурно-групповой состав у/в фракций. Чем выше плотность н/п, тем выше его показатель преломления. При одном и том же числе у/в атомов в молекуле показатель преломления увеличивается в следующей последовательности: парафиновые у/в, олефиновые у/в, нафтеновые у/в, ароматические у/в. При одинаковом количестве СО2 и Н2 атомов показатель преломления циклических у/в выше чем алифатических у/в. Определяют показатель преломления на приборе – рефрактометре.