Расчет ротаметра
1. Исходные данные
Рассчитать условную шкалу ротаметра на 100 делений для измерения расхода жидкости.
- 1. Трубка ротаметра имеет конусность К=0.01 и длину шкалы l = 0.25 м.
- 2. Диаметр трубки в месте нулевого деления шкалы: D0=0.0171 м.
- 3. Объем поплавка V=3.075*10-6 м3.
- 4. Диаметр минделя поплавка d=0.0164 м.
Поплавок и миндель выполнены из нержавеющей стали X18719T.
- 5. Шкала имеет одиннадцать оцифрованных делений, расстояние от нулевого деления равны: l0=0; l1=0.025; l2=0.05; l3=0.075; l4=0.1; l5=0.125; l6=0.15; l7=0.175; l8=0.2; l9=0.225; l10=0.25.
- - вещество Аргон;
- - t=200C;
- -Р=1кгс/см2;
- - с40=1,57 кг/м3;
- - м40=22,1*10-6 Па*с;
G0=0.162 кг
2 Определяем диаметр D10 трубки ротаметра в месте деления шкалы для максимального расхода [Q]:
[1]
3. Определим высоту поднятия поплавка над сечением трубки, диаметр которого равен диаметру миделя поплавка:
[2]
4. Определяем расстояние от нулевого сечения диаметра D0 до сечения диаметром d (высота нулевой отметки):
[3]
[4]
h0=0.07+00=0.07м; h1=0.07+0.025=0.095м;
h2=0.07+0.025*2=0.12м; h3=0.07+0.025*3=0.145м;
h4=0.07+0.025*4=0.17м; h5=0.07+0.025*5=0.195м;
h6=0.07+0.025*6=0.22м; h7=0.07+0.025*7=0.245м;
h8=0.07+0.025*8=0.27м; h9=0.07+0.025*9=0.295м; h10=0.07+0.025*10=0.32м.
Результаты расчета заносим в таблицу 1
Таблица 1. Значения высот нулевых отметок.
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
h,м |
0.07 |
0.095 |
0.12 |
0.145 |
0.17 |
0.195 |
0.22 |
0.245 |
0.27 |
0.295 |
0.32 |
5. Вычисляем безразмерный параметр для оцифрованных отметок шкалы:
;[5]
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
.
Данные расчета заносим в таблицу 2
Таблица 2. Значение безразмерного параметра a.
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
a |
4.27 |
5.79 |
7.32 |
8.84 |
10.37 |
11.89 |
13.41 |
14.94 |
16.46 |
18 |
19.51 |
6. Определим вес поплавка в измеряемой среде:
[6]
G=0.16195
7. Определим кинематическую вязкость, значение безразмерной величины и значение ее десятичного логарифма:
[7]
десятичный логарифм
[8]
8. Определим значение безразмерной величины :
Для нахождения этой величины воспользуемся графиком, который изображен на рисунке 1.
Рисунок 1 -График для определения безразмерной величины
Для нахождения промежуточных значений аi воспользуемся формулой нелинейной интерполяции:
;[9]
где ч - расстояние от искомой точки до нижней кривой;
- значение нижней кривой;
- значение верхней кривой;
b - расстояние между верхней и нижней кривой.
Результаты расчета заносим в таблицу 3.
Таблица 3 - Определение недостающих расчетных данных
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
X |
0,03 |
0,19 |
0,11 |
0,04 |
0,02 |
0,08 |
0,06 |
0,03 |
0,02 |
0,07 |
0,05 |
|
 3.55 |
3.56 |
3.73 |
3.86 |
3,94 |
3.97 |
4,05 |
4,1 |
4,18 |
4.19 |
4.24 |
||
|
Q*,м3/с |
516 |
746,5 |
937,5 |
1065 |
1232 |
1508 |
1698 |
1881 |
2113 |
2434 |
2587 |
Все полученные данные переносим в таблицу 4
Таблица 4 - расчетные данные
  V*d, м3/с |
Q*10-6, м3/с |
Q, л/час |
||||||
|
0 |
4.268 |
-9,08164 |
3,55 |
3819,6 |
1,35*10-7 |
516 |
1856.483 |
|
|
0,025 |
5.793 |
3,56 |
5529,1 |
746,5 |
2687.347 |
|||
|
0,05 |
7.317 |
3,73 |
6943,8 |
937,5 |
3374.937 |
|||
|
0,075 |
8.841 |
3,86 |
7888,2 |
1064,9 |
3833.937 |
|||
|
0,1 |
10.366 |
3,9435 |
9125,4 |
1232 |
4435.275 |
|||
|
0,125 |
11.89 |
3,9675 |
11174,2 |
1508,6 |
5431.065 |
|||
|
0,150 |
13.414 |
4,045 |
12573,9 |
1697,6 |
6111.365 |
|||
|
0,175 |
14.939 |
4,111 |
13933,7 |
1881 |
6772.29 |
|||
|
0,2 |
16.463 |
4,179 |
15649,7 |
2112,9 |
7606.335 |
|||
|
0,225 |
17.988 |
4,19 |
18025 |
2433,6 |
8760.82 |
|||
|
0,250 |
19.512 |
4,24 |
19161,9 |
2587 |
9313.373 |
На основании полученных результатов (таблица 4) построим градуировочный график в виде зависимости Q(л/ч)=f(li), который изображен на рисунке:
Рисунок 2 - График зависимости Q(л/ч)=f(li).
На градуировочном графике по оси X отложены оцифрованные значения шкалы принятые в процентах (диапазон шкалы от 0 до 100%).
9. Выполним в масштабе чертеж поплавка ротаметра, трубки ротаметра и чертеж в сборке, которые изображены на рисунке 3, на рисунке 4, на рисунке 5.
Рисунок 3 - Чертеж поплавка ротаметра
Рисунок 4 - Чертеж трубки ротаметра
Рисунок 5 -Устройство ротаметра со стеклянной конусной трубкой в сборке
Устройство ротаметра со стеклянной конусной трубкой 1, которая зажата в патрубках 2 и 3, снабженных сальниками.
Оба патрубка между собой связаны тягами 4 с надетыми на них ребрами 5. Эта армировка придает прибору необходимую прочность.
Внутри патрубка 2 имеется седло, на которое опускается поплавок 6 при нулевом расходе жидкости или газа.
Верхний патрубок 3 снабжен ограничителем хода поплавка 7.
Шкала наносится непосредственно на внешней поверхности стеклянной конусной трубки.
Указателем у ротаметров со стеклянной трубой служит верхняя горизонтальная плоскость поплавка.
