Cách tính kích thước đồng hồ đo lưu lượng hơi nước

Hướng dẫn tính toán, ví dụ và bảng kích thước miễn phí cho đồng hồ đo lưu lượng xoáy STLU-G.

Câu trả lời nhanh cho câu hỏi về kích thước đồng hồ đo lưu lượng hơi nước

Để chọn kích thước lưu lượng kế hơi nước, bạn cần bốn thông số: áp suất hơi nước , nhiệt độ hơi nước , kích thước ống và phạm vi lưu lượng (tối thiểu, bình thường, tối đa). Kích thước lưu lượng kế không phải lúc nào cũng giống với kích thước ống. Đối với các ứng dụng lưu lượng thấp, lưu lượng kế thường được giảm xuống một hoặc hai cỡ để vận tốc hơi nước nằm trong phạm vi hoạt động của cảm biến. Đối với lưu lượng kế xoáy STLU-G , phạm vi này là từ 2 đến 76 m/s , và phạm vi mở rộng xuống đến 1,98 m/s. Bài viết này sẽ hướng dẫn cách tính toán, đưa ra hai ví dụ thực tế và kết thúc bằng bảng lưu lượng khối lượng hơi nước bão hòa hoàn chỉnh cho dòng sản phẩm STLU-G.

Vì sao phương pháp định cỡ bằng hơi nước không giống với phương pháp định cỡ bằng nước

Nước thì dễ tính hơn. Mật độ của nó luôn giữ ở mức gần 1000 kg/m³ bất kể áp suất thay đổi như thế nào. Hơi nước thì ngược lại. Nén hơi nước thì mật độ tăng vọt. Đun nóng hơi nước thì mật độ giảm xuống.

Lấy ví dụ hơi nước bão hòa ở áp suất 0,4 MPa(g). Mật độ của nó khoảng 1,39 kg/m³. Tăng áp suất lên 1,0 MPa(g) và mật độ tăng lên khoảng 2,95 kg/m³. Lưu lượng thể tích trên lý thuyết vẫn vậy, nhưng lưu lượng khối lượng thực tế tăng hơn gấp đôi. Đây là cái bẫy mà hầu hết người mua lần đầu thường mắc phải.

Vì vậy, khi ai đó nói với tôi "Tôi có một ống DN100, hãy gửi cho tôi một đồng hồ đo lưu lượng xoáy DN100", tôi luôn hỏi về áp suất và lưu lượng trước. Chín trong mười trường hợp, câu trả lời về kích thước ống là sai.

Bốn con số bạn cần thu thập

Trước khi dùng máy tính, hãy chuẩn bị những thứ này:

Không có dữ liệu về lưu lượng? Hãy sử dụng thông số định mức của nồi hơi. Lấy 80% công suất định mức làm lưu lượng bình thường và 110% làm lưu lượng tối đa. Công thức này không hoàn hảo, nhưng nó đủ gần để bạn bắt đầu.

Cách tính toán, từng bước một

Bước 1. Xác định mật độ.

Hơi nước bão hòa: mật độ chỉ phụ thuộc vào áp suất. Hãy tra cứu trong bảng hơi nước bão hòa.

Hơi nước quá nhiệt: bạn cần cả áp suất và nhiệt độ. Sử dụng bảng hơi nước quá nhiệt hoặc công thức IAPWS-IF97.

Nhấp vào đây để xem thông tin về mật độ hơi nước bão hòa và hơi nước quá nhiệt: Tải xuống bảng mật độ hơi nước

Bước 2. Chuyển đổi lưu lượng khối lượng sang lưu lượng thể tích.

Qv = Qm / ρ

trong đó Qv tính bằng m³/h, Qm tính bằng kg/h, và ρ là mật độ hơi nước tính bằng kg/m³.

Bước 3. Tính vận tốc.

v = Qv / (3600 × A)

A là diện tích mặt cắt ngang của ống tính bằng m², do đó A = π × (D/2)² với D là đường kính trong tính bằng mét.

Bước 4. Kiểm tra so với phạm vi hoạt động .

Dưới 2 m/s với đồng hồ đo lưu lượng xoáy STLU-G? Giảm kích thước đồng hồ xuống một cỡ hoặc kiểm tra xem phạm vi mở rộng ( xuống đến 1,98 m/s ) có đáp ứng được yêu cầu độ chính xác của bạn hay không. Trên 76 m/s? Tăng kích thước đồng hồ lên một cỡ hoặc chấp nhận tổn thất áp suất cao hơn.

Tham khảo: Dòng sản phẩm STLU-G với dải đo lưu lượng thể tích dùng cho khí và hơi nước.

Đồng hồ đo lưu lượng xoáy STLU-G series

Bảng dưới đây liệt kê phạm vi lưu lượng thể tích của đồng hồ đo lưu lượng xoáy STLU-G series từ silverinstruments.com . Chúng ta sẽ sử dụng các giá trị này làm tham khảo cho các ví dụ về kích thước tiếp theo và làm cơ sở cho biểu đồ lưu lượng khối lượng hơi bão hòa ở cuối bài viết này.

Lưu ý: Phạm vi "Tiêu chuẩn" bao gồm vận tốc từ 2 đến 76 m/s với độ chính xác đầy đủ. Phạm vi "Mở rộng" bao gồm vận tốc xuống đến 1,98 m/s với độ chính xác được nới lỏng. Có sẵn các loại đồng hồ đo kiểu cắm cho DN200 trở lên.

Ví dụ 1. Hơi nước bão hòa, ống DN100

Điều kiện:

• Hơi nước bão hòa
• 0,6 MPa(g)
• Ống DN100, đường kính trong ≈ 0,1 m
• Lưu lượng bình thường 800 kg/h, tối đa 1200 kg/h

Mật độ. Ở 0,6 MPa(g), ρ ≈ 1,916 kg/m³ (từ bảng hơi nước bão hòa).

Lưu lượng thể tích.

Qv (bình thường) = 800 / 1,916 ≈ 417,6 m³/h

Qv (tối đa) = 1200 / 1,916 ≈ 626,3 m³/h

Vận tốc.

A = π × (0,05)2 = 0,00785 m2

v (bình thường) = 417,6 / (3600 × 0,00785) ≈ 14,8 m/s

v (max) = 626,3 / (3600 × 0,00785) ≈ 22,2 m/s

Cả hai con số đều nằm trong phạm vi tiêu chuẩn STLU-G từ 2 đến 76 m/s. Hãy đối chiếu với biểu đồ lưu lượng khối ở cuối bài viết này: ở áp suất 0,6 MPa(g), ống STLU-G DN100 bao phủ lưu lượng từ 153 kg/h đến 3065 kg/h. Lưu lượng bình thường 800 kg/h và lưu lượng tối đa 1200 kg/h đều nằm trong phạm vi này. Đồng hồ đo lưu lượng xoáy DN100 có kích thước phù hợp trực tiếp với đường ống. Không cần bộ chuyển đổi.

Ví dụ 2. Ý tưởng đường ống tương tự, nhưng lưu lượng quá thấp.

Điều kiện:

• Hơi nước bão hòa
• 0,4 MPa(g)
• Ống DN150, đường kính trong ≈ 0,15 m
• Lưu lượng bình thường 200 kg/h

Mật độ. Ở 0,4 MPa(g), ρ ≈ 1,394 kg/m³.

Lưu lượng thể tích.

Qv = 200 / 1,394 ≈ 143,5 m³/h

Vận tốc trong mét DN150.

A = π × (0,075)2 = 0,01767 m2

v = 143,5 / (3600 × 0,01767) ≈ 2,26 m/s

2,26 m/s chỉ nhỉnh hơn một chút so với tiêu chuẩn tối thiểu 2 m/s của STLU-G. Kiểm tra biểu đồ lưu lượng khối ở cuối bài viết này, một thiết bị đo lưu lượng DN150 STLU-G ở áp suất 0,4 MPa(g) bắt đầu hoạt động ở mức 265 kg/h. Tốc độ 200 kg/h của chúng ta thấp hơn mức tối thiểu tiêu chuẩn cho DN150. Thiết bị vẫn sẽ hoạt động, nhưng chỉ trong phạm vi mở rộng với độ chính xác giảm.

Giải pháp: Giảm kích thước xuống DN80.

A (DN80) = π × (0,04)2 = 0,005027 m2

v = 143,5 / (3600 × 0,005027) ≈ 7,9 m/s ✓

Một cảm biến áp suất DN80 STLU-G ở mức 0,4 MPa(g) bao phủ lưu lượng từ 77 kg/h đến 1533 kg/h, do đó 200 kg/h nằm trong phạm vi tiêu chuẩn. Lắp đặt với bộ chuyển đổi DN150 sang DN80, giữ đoạn ống thẳng dài 20D ở phía thượng lưu và 5D ở phía hạ lưu, thì kết quả đo sẽ ổn định và chính xác.

Năm ngoái, chúng tôi có một khách hàng là nhà máy bia ở Indonesia gặp trường hợp gần như y hệt vậy. Họ đã mua một đồng hồ đo độ xoáy DN150 từ một nhà cung cấp khác, theo dõi nó hiển thị số 0 trong hai tuần, và chỉ sau đó mới gửi số liệu cho chúng tôi. Chúng tôi đã gửi một thiết bị DN80 kèm bộ chuyển đổi và chỉ số đo đã ổn định trong vòng một giờ sau khi khởi động lại.

Bảng kích thước miễn phí: Phạm vi lưu lượng khối lượng hơi nước bão hòa (kg/h) cho STLU-G

Bảng dưới đây thể hiện phạm vi lưu lượng khối lượng hơi bão hòa (kg/h) mà đồng hồ đo lưu lượng xoáy STLU-G có thể đo được ở các áp suất đo thông dụng. Các giá trị được tính toán từ phạm vi thể tích tiêu chuẩn của STLU-G và mật độ hơi bão hòa ở mỗi áp suất. Sử dụng bảng này như một tài liệu tham khảo nhanh để lựa chọn thiết bị cho các ứng dụng tại cửa ra nồi hơi, đường ống chính và đường ống phân phối.

Lò hơi cần có đồng hồ đo lưu lượng hơi nước.

Dải áp suất: 0,1 đến 0,8 MPa(g) Đơn vị lưu lượng: kg/h

Dải áp suất: 0,9 đến 1,6 MPa(g) Đơn vị lưu lượng: kg/h

Ghi chú:

1. Tất cả các áp suất đều là áp suất tương đối (MPa(g)). Cộng thêm 0,1013 MPa để có được áp suất tuyệt đối.
2. Giá trị lưu lượng khối được tính như sau: phạm vi lưu lượng thể tích × mật độ hơi nước bão hòa ở áp suất đã cho.
3. Các giá trị DN15 đến DN40 ở áp suất thấp tương ứng với vận tốc hơi nước thấp. Để có độ chính xác tốt nhất, hãy chọn kích thước DN sao cho lưu lượng bình thường của bạn nằm ở giữa phạm vi được liệt kê.
4. Đối với hơi nước quá nhiệt hoặc áp suất nằm ngoài bảng này, vui lòng gửi cho chúng tôi điều kiện vận hành của bạn và chúng tôi sẽ tính toán phạm vi tùy chỉnh cho bạn.

Năm lỗi chúng ta thường thấy mỗi tuần

1. Chỉ dựa vào kích thước ống để xác định kích thước.Trước tiên hãy tính toán vận tốc. Ống DN100 không nhất thiết cần đồng hồ đo DN100.
2. Chỉ tính toán kích thước dựa trên lưu lượng tối đa.Hầu hết các nhà máy hoạt động ở mức tải 50 đến 70% trong phần lớn thời gian. Nếu lưu lượng tối thiểu thấp hơn 2 m/s, đồng hồ đo sẽ trở nên vô dụng trong nửa ngày. Hãy chọn kích thước tối thiểu.
3. Nhầm lẫn giữa áp suất tương đối và áp suất đo được.Bảng hơi nước bão hòa hoạt động ở áp suất tuyệt đối. Hãy cộng thêm 0,1013 MPa vào chỉ số đo áp suất của bạn trước khi tra cứu bất cứ điều gì. Quên điều này là lỗi phổ biến nhất mà chúng tôi thấy trong các thông số kỹ thuật của khách hàng.
4. Bỏ qua việc giảm âm lượng.STLU-G thường cung cấp tỷ lệ 8:1 đến 20:1, và tỷ lệ 30:1 có thể được cung cấp theo yêu cầu. Nếu lưu lượng của bạn dao động từ 100 kg/h đến 5000 kg/h trên cùng một đường ống, thì không có đồng hồ đo lưu lượng xoáy nào có thể đáp ứng được. Giải pháp là sử dụng hai đồng hồ đo song song, hoặc một công nghệ khác.
5. Bỏ qua quy tắc ống thẳng.Một đồng hồ đo có kích thước hoàn hảo được lắp đặt ngay sau một đoạn cong vẫn có thể cho kết quả sai. Khoảng cách tối thiểu đối với STLU-G là 20D ở phía thượng lưu và 5D ở phía hạ lưu. Nếu nhỏ hơn mức đó, sai số sẽ tăng nhanh.

Bạn cần trợ giúp để chọn kích cỡ phù hợp?

Đồng hồ đo lưu lượng xoáy cho hơi nước

Hãy gửi cho chúng tôi bốn dòng này và chúng tôi sẽ trả lời bằng báo cáo kích thước và báo giá trong vòng 12 giờ:

1. Áp suất hơi nước (MPa hoặc bar, áp suất tương đối hoặc áp suất đo được, vui lòng ghi rõ loại nào)
2. Nhiệt độ hơi nước (°C), và trạng thái bão hòa hoặc quá nhiệt
3. Kích thước ống (DN hoặc inch)
4. Phạm vi lưu lượng: tối thiểu, bình thường, tối đa (kg/giờ hoặc tấn/giờ)

Nếu bạn cho chúng tôi biết thêm về tín hiệu đầu ra cần thiết (4-20 mA, RS485 Modbus, HART hoặc xung) và nguồn cấp điện (24 VDC hoặc 220 VAC), chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn mã số model STLU-G đầy đủ trong báo giá, sẵn sàng để đặt hàng.