Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 30
Текст из файла (страница 30)
уровня при любыхпараметрах среды.04.13. У дифманометров-уровнемеров (см. рис. 4.10) токовый выходной сигнал пропорционален перепаду:h — kibpuI2 = k2&p2На вход электронного усилителя ЭУ поступает сигналAU =I1Ri-I2Rab,где Rab — сопротивление участка реохорда R2 между точками а и 6.Электронный усилитель ЭУ воздействует на реверсивный двигатель РД, перемещающий движок реохорда R2 до тех пор, пока AU небудет равно нулю, т. е.Rab/Ri = h/h = K.Следовательно, отношение K—RablRi изменяется при перемещениидвижка й, по сути, является показанием прибора. Таким образом,K = hlh=k1Ap1/k2Ap2.Подставляя Apt и Ар2 из 04.12, окончательно получаемК=kl^МаксНВыталкивающая сила при полном погружении поплавкаРв Н~ ^ ^ - ~ Рп-я) 8 = А /£макс _ Я \^2 Ни (Рв.и — Рп.н) gk2 \ НбНб J'Таким образом, показания прибора линейно связаны с уровнем ине зависят от плотностей воды и пара.
Очевидно, что при Я = Я м а к оК=0, т. е. Rab=0 и движок реохорда будет находиться в крайнемнижнем положении.04.14. Если не происходит изменения массы жидкости, а происходит только одновременное изменение плотности и объема в зависимостиот температуры, то показания гидростатического уровнемера изменяться не будут (при неизменном объеме резервуара).Это легко показать следующим образом. При изменении температуры плотность керосина изменяется в соответствии с выражениемР( = Ро/(1 + РО.где р; и ро — плотности при t и 0°С; f$ — коэффициент объемного расширения керосина.Соответственно объем жидкости также изменяется^ = M l + РОДяя цилиндрического вертикального резервуара уровень жидкостиh и ее объем J/ связаны соотношениемh = 4V/nD2,где D — диаметр резервуара.Следовательно, при изменении температуры уровень будет изменяться при постоянных размерах резервуара в соответствии с выражениемft< = M l + PQ.Гидростатический уровнемер работает по принципу измерения давления, создаваемого столбом жидкости, p=hpg.
При температуре 0°СPo—hop0g. При температуре tPt = htptg = ft0 (1 + PO^°g = h0p0g =Po.Таким образом, показания, уровнемера не изменяются, в то времякак действительное значение уровня при понижении температуры уменьшается.04.15. Проверим плавучесть поплавка. Вес поплавкаG=VnPng=T«^-rJ - (—JJPng =417 100 \з/ 90 \31= — я [—^-}~ \ Y \1500-Ю-»-9,80665= 2,089 Н.F=—nR^pg = — я-50 3 -1230-10~ 9 -9,80665 = 6,315Н.ззСледовательно, поплавок будет плавать, так как F>G. Вес грузадолжен быть больше суммы веса троса, на котором подвешен поплавок,плюс сила трения. Примем его равным 4Н.Угол поворота барабана при перемещении поплавка на 500 мм составит- М _ 360°= 1148°.л£>бДля преобразования такого угла поворота в перемещение стрелкиот начала до конца шкалы необходимо, чтобы коэффициент преобразования (передаточное число) системы передачи был равенф =Ф1148. «г/i = — == 4,25.а27004.16.
При измерении уровня пневмометрическим методом давление воздуха в источнике питания принимается приблизительно на 20 кПабольше, чем то, которое нужно, чтобы преодолеть давление столба жидкое™ и давление в аппарате.Максимальное давление столба жидкости/? ст = Ямакс Р£ = 0,4-1280-9,81 =512-9,81 Н/м 2 = 5,02 кПа.Следовательно, минимальное абсолютное давление воздуха в напорной линии должно бытьрь = рс + ра + 20 = 5,02+ 16 + 20 = 41,02 кПа,т. е. в качестве источника питания можно использовать атмосферныйвоздух.Расход воздуха должен быть таким, чтобы из трубки выходили вжидкость один-два пузырька воздуха в секунду. При двух пузырькахв секунду за 1 ч через раствор пройдет объем воздуха, равный (в предположении, что диаметр пузырька равен диаметру трубки)у р = 2 — п(—)3600 = 0,814- Ю- 3 м3.Воздух, выходящий из трубки, имеет температуру, 80 "С и находится под абсолютным давлением, несколько большим значения21,02 кПа.
Предположим, что оно равно 25 кПа. В этом случае легкоопределить объемный часовой расход воздуха, отбираемого из атмосферы при нормальных условиях: *=20°С и р= 101,3 кПа:т^=У ри^ ^1994= 0,814 10 325' " ^з-^1=°'167'10"3м3/Ч"Индекс «н» относится к нормальным, индекс «р» к рабочим параметрам воздуха; k=\ —коэффициент сжимаемости воздуха.04.17.
Емкость цилиндрического преобразователя рассчитывается поформулеС=С0 + С + С",где С — емкость части преобразователя, заполненной жидкостью; С" —емкость части преобразователя, заполненной парами.В свою очередьГ' —нО ^ОтСнО+С_С_С0тСнО 0т—2iTeo e K-ftЧо-r";D_In„ _^~~Lin — ! —__ ЛС Ло —— Сп (ежAftd + 262яе 0 е и (I —К)d+26'сс» - С ° h ^Ж ~ ^ ~ С ° *(Е}К ~ 6п) - ^ д А ( е « — 6 ж)С0 + С п ten + Cnft (е ж — 8П) 'Для заданных условий а' =18(1+25-0,002) = 18,9. Тогда при ft =_= 2 м 6С=„ДС3998,4—1943,3S = —— == 256,89 пФ/м.ДА8'240-2(18,9— 18)100 = 4,95%.
Следовательно,82 + 240-21+240(18—1)-2температурная погрешность может оказаться значительной, если не принимать специальных мер для ее уменьшения.04.20. Анализ решения 04.19 показывает, что изменение е ж от 18до 20 (т. е. на 11 %) вызовет соизмеримое изменение показаний уровнемера.
Поэтому использовать емкостный уровнемер с измерительнойсхемой без автоматической поправки на изменение диэлектрическойпроницаемости можно только на тех жидкостях, на которых производилась' его градуировка. Для всех других жидкостей требуется переградуировка уровнемера.04.21. Емкость Ск компенсационной частиС к = С к0 | С к . п / К е ж .Емкость измерительной части (см. 04.18)Си = 0> + С и .п 'и е п ~Ь Си.п " ( е ж — е п) •04.18. Зависит.
Емкость преобразователя описывается выражением—In —dft+2яе 0 8 п (г —ft)—In —dеп),С0 + Спten+ Спft(еж — еп)m—'—2яе 0 е ж'^откуда делаем вывод, что с увеличением разности е ж — е п он увёличивается, а при е ж = 8 п будет равен нулю.04.19. При изменении е ж до значения евозникает относительная«огрешность (см. решение 04.18)Dddrгде e 0 =8,854 пФ/м — абсолютная диэлектрическая проницаемость в а куума.Следовательно,2ne 0 e K 8 H ft;с ,~d + 26Dе к In — — + е и Indd + 262яе 0 е п е и (г — ft)С" =•.
D'8п 1п d+2b~ id— + 8 и 1п d, +, 026:При ft = 0 С'=0; С"= 1868,3 пФ; С = 1943,3 пФ. При /г=8 м С ' =,«=3923,4 пФ; С" = 0; С=3998,4 пФ. Коэффициент преобразованияCft = C . +—Ch = С0 + Са / е п + С пft( е ж — е п ) .На основании полученного коэффициент преобразованияInd + 26, __ 2яе 0 е иftЧн~d+2b'ПInddОбозначим член Сп = 2яе 0 /1п— как погонную геометрическую емdкость; получим выражение2яе0 е д (/ — ft)Чо-2яе 0 ftnInнО+'СОтгде С t с'0— емкость между внешним электродом и наружной поверхностью внутреннего электрода, заполненных соответственно керосином и его парами; СС о т ~ т о ж е между внешней поверхностьювнутреннего электрода и самим тросиком. Эти составляющие вычисляются как емкости цилиндрических конденсаторов.г2ЯЕ 0 е п /— ^o +=Показания уровнемера П будут определяться отношением, С0 + С и .
п 'и Вц + Са. пft( е ж„п=k——•———-еСко ~г Ск. п «к жед),где k — коэффициент преобразования вторичного прибора.При Л=2 м и исходной температуреЛ= *82 + 240-2,1+240-2(18—1)L30 + 860-0,1.18= *-B.52T3,При Л=2 м и новой температуре4 = еж 0 + аг А 0 =180 + 0,002-25) = 18,9;82 + 2 4 0 - 2 - 1 + 2 4 0 - 2 ( 1 8:, 9 — I )П' =k———*—= k- 5,5298.30 + 860-0,1-19,9'Диапазон изменения показаний при изменении уровня от 0 до 2 мсоставляет, С0 + С и . д / И ( е ж - е д ) _ 82 + 240-2 ( 1 8 - 1 ) _ _ .
.-,.Ска + С к . п ' к 8 ж30 + 860-0,1-18Относительное изменение показаний• емой среды. Поэтому уровнемеры этого типа можно применять дляизмерения уровня только определенной жидкости. Для измерения уровня других жидкостей требуется переградуировка уровнемеров.
Крометого, такие уровнемеры требуют источников излучения большой активности, а также высокой чувствительности измерительных схем.04.23. Составим уравнения равновесия рычага. для двух положений заслонки х=0 и х-0,\мм, соответствующих конечному и начальному значениям уровня жидкости. При х = 0,1 мм уровень жидкости будет минимальным и буек будет погружен в жидкость на глубинуLo. Если общая длина буйка L, а его сечение S, то буек будет создавать вращающий момент относительно опоры 0:7W6 = SLp 6 /g — SL0pmlg.Противодействующий момент, создаваемый пружиной,ЛД5,5298 — 5,5273__ _Ш == 0,048%.5,1711Таким образом, применение компенсационной части емкостногопреобразователя и измерительной схемы с автоматическим введениемпоправки существенно уменьшает погрешность, вызванную изменениемдиэлектрической проницаемости.04.22.
Измерительные схемы радиоизотопных уровнемеров в большинстве случаев фиксируют переход через границу раздела двух сред,а положение границы раздела определяется с помощью следящей системы. При этом активность источника и чувствительность схемы могут быть невысокими, поскольку плотности двух сред, как правило,существенно различны (на два-три порядка). В этом случае изменение поглощения, вызванное переменой измеряемой среды, даже в 2—3 раза практически не повлияет на результаты измерения уровня.Иногда измерительные схемы уровнемеров строят по принципу измерения ослабления радиоактивного излучения, проходящего через слойизмеряемой среды. В этом случае ослабление излучения определяетсяуравнениемВлиянием силы действия струи воздуха на заслонку можно пренебречь; тогда(F0 + W-j-x\b= Slg(Lp6-L0pHd.(04.2)При х = 0M5 = Slg Lp6 — Slg (L0 + ft) р>к;Mm = Ftib\F0 b = Slg (Lp6 - L0 Р я ( - Л Р ж ).Вычитая (04.3) из (04.2), получаемbW—xb = Slghpm.(04.3)Для цилиндра S = nZ52/4, откуда4Wb° х_aghpw, лО 34 - 20.
i О—3 • 0,1 2 • 0,1 • 10~:>__= 0, о м.0,02- 9,81 -0,5-1300-3,14- 20 2 -10-°/ = / 0 ехр (— ца р[),где /о — интенсивность излучения источника, Вт/м2; / — интенсивностьизлучения после прохождения через слой жидкости, Вт/м2; ц 0 — массовый коэффициент ослабления, м2/кг; р — плотность вещества, кг/м3; / —толщина просвечиваемого слоя, м.Ослабление радиоактивного излучения будет зависеть не толькоот толщины слоя и плотности жидкости, но и от массового коэффициента ослабления, который определяется атомарным составом измеря-ГлавапятаяИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА05.1. При измерении расхода его значение может характеризоваться как массовым QM, так и объемным Q0 расходом.
За единицу массового расхода принят килограмм в секунду (кг/с). Это массовый расход,при котором через определенное сечение за время 1 с равномерноперемещается вещество массой 1 кг. За единицу объемного расхода принят кубический метр в секунду (м 3 /с). Это объемный расход, при котором через определенное сечение за время 1 с равномерно перемещается вещество объемом 1 м3. Значения объемного и массового расходовсвязаны между собой выражением QM=pQo, где р — плотность вещества, кг/м^.(43§JJ? Объемный расход равен произведению средней скорости наплощадь сечения потока:nD 2Q0 = vc - j - .Следовательно, массовый расходяО 2„зт-0,1 2QM = pvc= 990-1,5= 11,66 кг/с.44Q05.3.J Давление pi будет равно статическому давлению среды р с .Давление р2 будет равно полному давлению движущегося потока (статическое давление рс плюс динамическое давление р д ).
Разность давлений^-— pi будет равна динамическому давлению р д .(р5Ж) Давление р\ изменяться не будет, так как статическое давление р с остается неизменным. Давление р 2 будет изменяться в зависимости от скорости потока, так как рг=Рс+Рд, а с изменением скоростидинамическое давление р д изменяется пропорционально квадрату скорости- ____—.|ро2\ Рд = *т ~Г- • J<Т$Щ Перепад давления, создаваемый^ напорными трубками, определяется из выраженияро2Ар = kT —— .985-0 I2'-— = 4,78 Па.н2Значение перепада давления при скорости 0,1 м/с настолько мало,что в промышленных условиях измерить его будет затруднительно, поэтому напорные трубки для измерения маяых скоростей жидкостей, какправило, не применяются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
