Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 11
Текст из файла (страница 11)
условие 3.34) определите значение /3для диапазона измерения 0—25 кПа; /i = 40 мм;* /4 = 38 мм; h + h == 115 мм. Размеры сильфонов S H = 10 см2 и S 0 = 2 см2.3.36. У напоромера диапазону изменения входного давления 0—16 кПа соответствовало изменение рвых = 0,02—0,1 МПа. При этом размеры элементов кинематической схемы имели значения, указанные вусловии 3.34. С целью увеличения верхнего предела измерения до25 кПа размер h был увеличен до 68,7 мм (см.
задачу 3.35) без изменения положения корректора нуля.Определите выходное давление в такой схеме при р*вх = 0.ГлавачетвертаяИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯВ настоящее время существует большое число методов измеренияуровня жидкостей и сыпучих тел. Одним из наиболее распространенныхметодов измерения уровня жидкостей является измерение гидростатического давления столба жидкости, осуществляемое водомерными стеклами и их разновидностями, а также манометрическими или пневмометрическими устройствами.
Во всех этих методах, как правило, главнойявляется погрешность за счет изменения плотности измеряемой жидкости от температуры. Для исключения или уменьшения этой погрешностисоздаются сложные измерительные системы, одновременно измеряющиегидростатическое давление жидкости и ее плотность и корректирующиезатем показания уровнемера в соответствии с плотностью. Естественно,что усложнение измерительной системы уменьшает ее надежность.Все системы измерения уровня жидкостей гидростатическим методом требуют тщательного анализа измерительной системы, соединительных линий, их температурного режима, особенностей работы измерительных преобразователей системы.
Например, для одной и той жесхемы измерения уровня в барабане парогенератора гидростатическимметодом применение мембранных дифманометров вместо поплавковыхсущественно уменьшает возможные погрешности измерения уровня. Этообъясняется тем, что объем жидкости, перемещающейся в мембранныхдифманометрах при изменении измеряемого уровня, значительно меньше, чем в поплавковых.Пневмометрический метод измерения уровня основан на измерении давления воздуха (инертного газа), уравновешивающего гидростатическое давление столба жидкости. Поэтому кроме недостатков иособенностей гидростатического метода измерения здесь добавляетсяспецифика пневмометрической системы.Одними из наиболее простых и надежных являются поплавковыеуровнемеры. Однако они практически не могут применяться при высоких давлениях.
Некоторый прогресс в этом отношении представляютбуйковые уровнемеры, которые могут работать и при значительныхдавлениях. Но применение как поплавковых, так и буйковых уровнемеров затруднено в агрессивных жидкостях и в средах с выпадающимиосадками.Емкостные уровнемеры могут применяться для измерения как непроводящих, так и проводящих жидкостей. Они пригодны для измерения уровня в широком диапазоне давлений и температур измеряемыхсред, как агрессивных, так и неагрессивных. Показания их зависят отдиэлектрической проницаемости среды, которая может изменяться стемпературой. Применение компенсационных емкостей позволяет существенно уменьшить это влияние, но не исключает его полностью.
Схемноеисполнение электронной части емкостных уровнемеров достаточно сложно, что ограничивает их широкое распространение.Радиоизотопные уровнемеры, как правило, применяются в тех случаях, когда непосредственный контакт с измеряемой средой по какимлибо причинам нежелателен (например, уровень жидкого хлора, шихты в доменной печии т. д.).
Следует иметь в виду, что на показания радиоизотопных уровнемеров практически не влияет изменение плотности измеряемойсреды (для принципиальных схем, принятыхв серийных приборах).4.1. Уровень воды в барабане парогенератора измеряется водомерным стеклом (рис.4.1). Давление пара в барабане 10 МПа, вода в барабане находится при температуре насыщения. Действительноезначение уровня й = 0,5 м.Определите уровень в водомерном стекле h, если температура воды в водомерном стекле 150 °С.4.2.
Для условия задачи 4.1 определите, как изменится погрешностьизмерения уровня, если перед измерением водомерное стекло было продуто и температура воды в стекле стала ^=300 °С.4.3. Изменение уровня воды в открытом резервуаре Нмакс (рис. 4.2)может достигать 3 м.Можно ли для измерения уровня гидростатическим методом использовать мембранный дифманометр с предельным номинальным перепадом Арн=40 кПа, если он будет расположен ниже минимальногоуровня на h — З м. Минусовая камера дифманометра соединена с атмосферой.4.4. Уровень воды в емкости измеряется гидростатическим способом по схеме, изображенной на рис. 4.3.
Максимальный уровень # ма ке ===400 мм.Оцените относительную погрешность измерения максимальногоуровня, вызванную изменением уровня воды в минусовой импульснойтрубке мембранного дифманометра. Внутренний диаметр импульсныхтрубок d=10 мм. При изменении уровня от 0 до Я мак с происходитизменение объема минусовой камеры дифманометра на AV=4 см3.При Н—0 уровни воды в обеих импульсных трубках равны. Температура окружающей среды и воды в емкости и трубках ^=20 °С.4.5.
Для условия задачи 4.4 оцените погрешность, если измерениеуровня осуществляется поплавковым дяфманометром (рис. 4.4) с диаметром поплавкового сосуда D„ = 77 мм и диаметром сменного сосуда£>с=64,6 мм. Плотность ртути в дифманометре при £=20°С р р т == 13 546 кг/м3, плотность воды р в =998,2 кг/м3.4.6. Для условия задачи 4.5 оцените погрешность, если на минусовой импульсной линии установлен уравнительный сосуд диаметром d0 == 100 мм (рис. 4.5).4.7. Уровень воды в открытой емкости измеряется дифманометромуровнемером. Уровнемер градуировался при температуре воды в емкости и импульсных трубках 30 °С.Изменятся ли показания уровнемера, если температура воды в емкости увеличилась до 90 "С, а температура воды в импульсных линияхосталась 30 °С.4.8. Измерение уровня воды в барабане котла производится с помощью двухкамерного уравнительного сосуда (рис.
4.6). Температураводы в сосуде равна температуре воды в емкости.Будет ли в этом случае изменение плотности воды влиять на показания уровнемера? Давление в барабане 0,1 МПа.4.9. Как изменятся показания уровнемера, отградуированного придавлении 0,1 МПа (условие задачи 4.8), если давление насыщения в барабане поднимается до 10 МПа?4.10. Давление в барабане котла при неизменном уровне изменилосьот 10 до 20 МПа, что вызвало соответствующее изменение температурынасыщения.Будет ли погрешность измерения уровня, вызванная изменениемпараметров, в схемах рис. 4.6 и 4.7 одинаковой? Температура воды вимпульсных трубках равна 30 °С, #Макс = 500 мм.Температура воды в барабане и сосуде одинаковы.4.11.
Определите зависимость перепада, действующего на дифманометр (рис. 4.8), от уровня и плотностей воды и пара в барабане.Вода и пар в барабане находятся на линии насыщения при р —= 10 МПа. Температура воды в импульсных линиях 30 °С.4.12. Схема трехкамерного устройства для измерения уровня с введением поправки на изменение плотности воды и пара представлена нарис. 4.9.Составьте уравнение, устанавливающее связь между показаниямиизмерительного прибора (ИП) и уровнем воды в барабане. Определите, как будут изменяться показания прибора при изменении плотностиводы и пара в барабане.Выходные сигналы дифманометров пропорциональны действующимперепадам давления. Измерительный прибор представляет собой следящую систему, в которой путем изменения коэффициента преобразованияk всегда устанавливается равенство напряжений Ui — kU2.4.13. Предположим, что ДМ1 и ДМ2 представляют собой дифманометры с токовым выходным сигналом.
Нагрузочные резисторы Riи /?2 включены в схему следящей системы, изображенной на рис. 4.10.Будет ли положение движка реохорда Яг пропорционально измеряемому уровню? Какое положение движка (верхнее или нижнее) соответствует максимальному уровню?4.14. В цилиндрическом вертикальном стальном резервуаре-хранилище диаметром 12 и высотой 10 м находится керосин. При температуре. 30 °С высота уровня керосина составляет 8,5 м.Изменятся ли показания гидростатического уровнемера и изменитсяли действительный уровень керосина, если температура окружающеговоздуха и резервуара вместе с керосином будет 0°С?4.15. Определите вес груза и передаточное число измерительного преобразователя поплавкового механического уровнемера (рис. 4.11), измеряющего уровень кислоты в емкости в интервале от 0 до 500 мм.Плотность кислоты р к = 1230 кг/м3, диаметр шарового поплавка £>п == 100 мм, материал поплавка — пластмасса плотностью р„=1500 кг/м',толщина стенок поплавка & = 5 мм, вес троса 3 Н, сила трения в передаточном механизме не превышает 0,5 Н, угол поворота стрелки пошкале а=270°, диаметр барабана, через который перекинут трос,£>е=50 мм.4.16.
Пьезометрический уровнемер измеряет уровень щелочи ввыпарном аппарате (рис. 4.12).Определите давление воздуха в источнике питания и примерныйчасовой расход воздуха при максимальном уровне. Максимальная плотность раствора щелочи р щ =1280 кг/м3.
Диапазон изменения уровня0—400 мм, внутренний диаметр пневмометрической трубки d=6 мм,температура жидкости в аппарате 80 °С, абсолютное давление в аппарате 16 кПа.4.17, Рассчитайте емкость и коэффициент преобразования измерительного преобразователя емкостного уровнемера, предназначенного дляизмерения уровня в баках-хранилищах керосина, от нулевого до максимального значения Нма_ка=8 м.Емкостный преобразователь, представленный на рис. 4.13, состоитиз полого металлического цилиндра диаметром D=60 мм (внешнийэлектрод), внутри которого коаксиально расположен металлическийтросик диаметром d = l , 5 мм, покрытый слоем изоляции толщиной Ь == 1 мм (внутренний электрод). Длина преобразователя / = 8 м, емкостьконструктивных элементов С0 = 75 пФ.
Относительная диэлектрическаяпроницаемость паров керосина е п = 1 , керосина е к =2,1, изоляционногопокрытия тросика е и =4,2.4.18. Зависит ли коэффициент преобразования емкостного преобразователя уровнемера от соотношения диэлектрических проницаемостейжидкости е ж и ее паров s n ? Жидкость неэлектропроводна.
Преобразователь представляет собой металлический цилиндр диаметром D и длиной /, внутри которого коаксиально расположен металлический неизолированный трос диаметром d.4.19. Оцените погрешность емкостного уровнемера (рис. 4.13), вызванную изменением температуры проводящей жидкости на 25 °С, дляизмерительной схемы без автоматического введения поправки на изменение диэлектрической проницаемости. Емкость конструктивных элементов измерительного преобразователя С 0 =82 пФ, погонная геометрическая емкость системы в воздухе С п =240 пФ/м, диэлектрическая проницаемость жидкости 8Ж=18, изменение е ж с изменением температурысоставляет 0,2 %/К, интервал изменения уровня h от 0 до 2 м, длинаизмерительного преобразователя / = 2 м.4.20. Можно ли применить емкостный преобразователь (задача4.19) без переградуировки для измерения жидкости с е ж = 20?4.21.
Измерительный преобразователь емкостногЪ уровнемера, представленный на рис. 4.14, состоит из измерительной и компенсационнойчастей. Интервал изменения уровня Л от 0 до 2 м, длина измерительнойчасти преобразователя £ и =2 м. Емкость конструктивных элементов компенсационной части Ско = 30 пФ, длина ее / к =10 см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
