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BURKERT寶德流量計測量熱解氣選型設計
發布時間: 2018-08-22 點擊次數: 1666次BURKERT寶德流量計測量熱解氣選型設計
在眾多BURKERT寶德流量計中,渦街流量計的安裝、運行、維護費低于節流式、容積式等,購置費低于容積式、式等,是一種實用性和經濟性都較好的流量計,受到用戶廣泛。該流量計優點如下:
(1)在一定雷諾數Re范圍內(2×104~2×106),輸出頻率信號不受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響,即儀表系數僅與旋渦發生體的形狀尺寸及管道的形狀尺寸有關,可以在一種典型介質中校驗而適用于各種介質。
(2)度較高(與差壓式、浮子式流量計比較)。
(3)壓損小(約為孔板流量計的25%~50%),大幅度降低能耗。
(4)結構簡單牢固,安裝維護方便。
(5)使用范圍廣,可測量液體、氣體、蒸汽和部分混相流體。
BURKERT寶德流量計的參數計算
BURKERT寶德流量計工作狀態和標準狀態下的體積流量換算
渦街流量計的輸出信號是與工作狀態的體積流量成正比例,氣體的體積流量受溫度、壓力影響較大,在流量計選型時,若提供的流量是標準狀態下的體積流量或流量,應把它換算成工作狀態下的體積流量。
式中,qV、qn分別為工作狀態和標準狀態下的體積流量,m3/h;P、Pn分別為工作狀態和標準狀態下14的壓力,Pa;T、Tn分別為工作狀態和標準狀態下的熱力學溫度,K。
2.2雷諾數、壓力損失和背壓的計算
在渦街流量計選擇流量計通徑時,主要是對流量下限值進行核算雷諾數,小雷諾數不應低于下限雷諾數,即雷諾數Re≥2×104。在測量介質為液態時,還應檢查小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸汽壓,即是否產生氣穴現象。
(1)是一個表針流體慣性力與粘性力之比的無量綱量:
式中,Q為體積流量,m3/h;D為流量計內徑,mm;v為運動粘度,m2/s。
(2)壓力損失:選擇流量計時,通?赡軙䦟α髁坑嫷耐◤竭M行適當縮小,以取得較大的流速和合適的流量量程。但是如果縮徑過于嚴重,可能會導致較大的壓力損失,能耗會增加,因此在選擇流量計的通徑時,也需要適當考慮壓力損失,盡可能減小壓力損失。壓力損失△P計算:
式中,△P為壓力損失,kg/m2;ρ為流體密度,kg/m3;V為流速,m/s。
(3)背壓:測量液體的流量時,要確認工藝管道的壓力對于較小的公稱通徑而言有足夠大的背壓,避免氣穴產生。流量計下游的管道壓力應滿足:
式中,P為流量計下游3.5~7.5D的小管道壓力,kg/cm2(A);P0為液體的飽和蒸汽壓,kg/cm2。
(4)根據工藝要求及現場安裝環境選擇耐壓、耐溫等、防護等、防爆等、輸出信號等。
3測量熱解氣的渦街流量計的選型設計
熱解氣的組分如表1所述,其工藝參數:操作密度0.63kg/m3,運動粘度2×10-5m2/s,操作溫度48.9℃,操作壓力7.5kPa,管道DN80,小流量50Nm3/h,正常流量100Nm3/h,大流量150Nm3/h,儀表測量范圍選擇0~180Nm3/h。
因為本裝置為試驗裝置,在裝置運行的過程中,業主可能會根據需要適當調整參數,因此選關鍵設備的工程可行性、優化工藝參數的關鍵參數之一,因此使用精度高一些的流量計也是有必要的;熱解氣的組分隨著參數的調整也可能會發生變化,因此基于伯努利方程原理的,如孔板、噴嘴、阿牛巴、德爾塔巴、平衡式等都不能很好的測量,因為這類流量計受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響,且終的熱解氣產品或多或少都有焦油的存在,時間長了可能堵塞流量計。楔式流量計帶自清潔的功能,如果采用法蘭取壓,變送器采用隔膜密封式變送器,其受焦油的影響較小,楔式流量計的計算結果分別見圖1和圖2。
當BURKERT寶德流量計已經大于操作壓力的一半,此種方案不可取,當H/D比為0.3時,其壓力損失為1.09kPa,可以接受,但小流量時的差壓只有0.11kPa,甚至正常流量時的差壓也只有0.45kPa,由于采用的是隔膜密封式變送器,此時的精度無法保證;另一類是基于線性連續方程原理的,如渦街流量計、流量計等,考慮到本裝置為一個實驗裝置,流量計價格昂貴,因此綜合考慮介質和裝置的特殊性、壓損、精度和費用等因素,本工程中選用渦街流量計測量熱解氣的流量。
BURKERT寶德流量計口徑為DN80時,小流量無法測量;流量計口徑縮徑至DN50時,小流量可測(此時流體的雷諾數非常接近2×104),但此時的測量精度稍微差些;流量計口徑縮徑至DN40時,小流量可測,且精度也能得到保證。用上述公式計算的壓損與軟件計算出來的也基本一致,差別來自計算時流速及流量計口徑均采用的是估算值。如果流量計縮徑至DN25時,流量計的壓損已經達到7.6kPa,壓損較大,無法滿足工藝要求。因此選擇DN40口徑的流量計能滿足要求。對于DN50口徑的方案,如果流量大于54Nm3/h時,流量計的精度為此款流量計的精度,為1.0%,當流量為50Nm3/h時,此時流量可測,只是精度稍差些,約為1.81%,但流量計的壓損會小很多,從節能降耗方面考慮,選擇DN50口徑的流量計也是可以的。綜上,選擇DN40和DN50口徑的渦街流量計都能滿足要求。
操作溫度為48.9℃,沒有特殊性,選擇普通的渦街流量計即可;根據現場情況,流量計為露天安裝,防護等選擇IP65即可;根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058-2014,本裝置中各介質所在組別屬于危險物料,見表2。因此儀表的防爆標志選擇ExiaⅡCT4Gb即能滿足要求。根據項目統一要求輸出信號選擇為4~20mA+HART。
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