Рябов В.Т. - Методические указания к курсовому проекту (1028413), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана12- контрольно-измерительную систему.Функционально-технологическая система поддерживает заданное протеканиефизико-химических явлений, определенная последовательность которых и составляетсобственно требующийся технологический процесс.Кинематическая система машины обеспечивает работу всех ее подвижныхзвеньев в соответствии с требованиями, обеспечиваемого машиной технологическогопроцесса. Кинематическая система включает в себя привода и исполнительные механизмы. Привода могут быть электрические, гидравлические, пневматические, пьезоэле5ктрические, магнитные, тепловые, пружинные и другие.
Механизм по определениюпрофессора Крайнева А.Ф. представляет собой “геометрически изменяемую систему тел,предназначенную для преобразования движения одного или нескольких твердых тел втребуемое движение другого твердого тела и/или силового воздействия одного или нескольких звеньев на другие звенья или объекты” [2]. В технологической машине кинематическая система выполняет задачи функционально-технологической системы.Система поддержания и формирования технологической среды создает и поддерживает требующиеся для нормального протекания технологического процесса поля(тепловые, магнитные, электрические, ультразвуковые, рентгеновские, частотные); различного рода излучения, состав газовой или жидкой среды и так далее.Система питания приводов механизмов и устройств различных систем машины обеспечивает энергоснабжение, как отдельные механизмы, системы, устройства, так ивсю машину в целом.
Энергетическая система машины может включать в себя; электрическую, пневматическую, гидравлическую, газовую, тепловую и другие сети.Система управления машиной тесно связана с системой питания и обеспечиваетподачу энергии потребителям дистанционно в ручную или автоматически в нужное времяи в необходимых количествах.Контрольно-измерительная система включает в себя датчики и измерительныеприборы, которые контролируют параметры технологического процесса, положение отдельных механизмов и систем, задают режим их работы.
Сюда же входят блоки первичной обработки сигналов, микропроцессорная и вычислительная техника, которые анализируют данные первичных контрольно-измерительных приборов и выдают управляющиесигналы и команды, обеспечивающие логику протекания технологического процесса.Функционально системы питания и управления, контроля и измерения параметровобъединяются в единое целое, обеспечивающее поддержание характеристик технологического процесса, требующуюся последовательность операций, их продолжительность иуровень воздействия на обрабатываемый объект. Архетиктурно это единое целое оформляется, как шкаф систем питания и управления машиной и рабочее место оператора.
Последнее может не входить в состав машины. Тогда оно формируется, как рабочее местооператора данной машины на площадях участка, цеха, где располагается данная технологическая машина.3.2. Анализ физико-химических явлений обеспечивающихнеобходимый технологический процесс и синтез математическоймодели исходного технологического процесса.В основе процессе низкотемпературного обезвоживания органических веществ ввакууме (процесса НОВ) лежит баланс энерго-массопереноса, обеспечивающий получение сухого продукта требующейся влажности при сохранении всех нативных свойств исходного материала.(qаМв ) ⇔ Мк(1),где: qа – поток тепла, подводимый к исходному материалу,Мв – поток воды, испаренный в процессе обезвоживания исходного материала.Рябов Владимир Тимофеевич.
Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана13Процесс НОВ – это разделение в диапазоне температур от +25 0С до 90 0С и давления от 760 мм. рт. ст. до 10-2мм.рт.ст. исходного материала массой Ми и влажностью Wн натри составляющие: воду массой Мв, конечный сухой продукт массой Мк , влажностью Wrи незначительный экологически безопасный выхлоп. В соответствии с этим функционально-технологическая система установки НОВ может быть представлена в следующемвиде (рис.
2).1 –вакуумный технологический объем; 2 – водяная рубашка вакуумной технологической камеры; 3 – поток исходного материала Ми; влажностью Wи , температурой tи ;4 – поток горячей воды (Мг) с температурой tк и потоком тепла qк, использованный дляподогрева исходного материала; 5 – обрабатываемый материал; 6 – патрубки, по которым горячая вода подводится к лоткам, 7 – поток паров воды (Мв), поступающий в вакуумную откачную систему; 8 – щетки ворошителя; 9 – лотки с обрабатываемым материалом; 10 – поток конечного сухого продукта (Мк) влажностью Wк; 11 – поток горячей воды (Мг), поступающий в лотки и рубашку технологического объема, темпера-турой tн, обеспечивающий поток тепла qн .Поскольку процесс низкотемпературного обезвоживания происходит в вакууме, токонвективный теплообмен отсутствует, рабочий диапазон температур теплообмен за счетизлучения тоже практически исключает, поэтому нагрев исходного материала происходиттолько за счет кондуктивной теплопроводности от лотка к исходному материалу, черезповерхность испарения лотка Аи.k × Аи(2)qА = −(t k − t н ) ,Lгде: Аи – суммарная площадь всех лотков, участвующих в процессе обезвоживания; L - толщина стенки поверхности испарения;tн - начальная температура теплоносителя (в нашем случае начальная температура воды, подогревающей лотки);tкконечная температура теплоносителя (воды, прошедшей через систему обогрева лотков ирубашки технологического объема); k - коэффициент теплопередачи материала поверхности испарения лотка.Рябов Владимир Тимофеевич.
Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана14Чтобы выполнить условия баланса энерго-массопереноса (1) в течение технологического процесса необходимо, чтобы соблюдались следующие равенства:q В = М В [c(t Н − t к ) + λ ](3),qК = q А − qВ(4),q А = qН − qК(5),М И (100 − W Н ) = М К (100 − W К ) (6),МК + МВ = МИ(7).Если в качестве первичного теплоносителя используется горячая вода с температурой tн , то:q А = М Г × c(t Н − t К )(8).3Массопотоки выражаются в Т/час; м /час; кг/час; г/с; тепловые потоки соответственно в кВт; кал/с; ккал/час.Все семь (2-8) приведенных выше уравнений описывают условия, выполняя которые, можно поддержать требующийся баланс энерго-массопереноса.
В тоже время этасистема уравнений является основой алгоритма управления установкой НОВ.3. Уточнение структурного решения системы по результатам анализа первичной математической модели.Поскольку процесс НОВ протекает в вакуумной среде, необходима система, формирующая среду и поддерживающая ее параметры в течение технологического процесса.Система формирования и поддержания технологической среды установки НОВпредставлена на рис.3, рис. 4 и рис.5. Вакуумная система (рис.3) состоит из конденсора33, охлаждаемого проточной холодной водой с температурой не выше 25 0С и одного илинескольких водокольцевых насосов.
Количество насосов и их характеристики определяются требующейся скоростью откачки вакуумной камеры. Как следует из рис.2 в составвакуумной системы входит приемная камера 18, которая служит для накопления готовогопродукта.Приемная камера 18 имеет свою вакуумную систему, включающую форвакуумныймеханический насос 17. Этот насос позволяет получить в приемной камере давление до 1Па. Работа вакуумной системы установки НОВ осуществляется следующим образом. Водасодержащаяся в исходном продукте под действием нагрева испаряется с поверхности лотков ротора 39. Образовавшиеся пары воды из технологической вакуумной камеры 8 черезпатрубок 3 поступают в объем конденсора, который откачивается водокольцевыми вакуумными насосами 20 и 25.
Быстрота действия этих насосов подбирается в соответствии стребующейся производительностью процесса.Трубопровод 27, соединяющий конденсор 33 и водокольцевые насосы 20 и 25 может герметично отсекаться от водокольцевых насосов прямопролетными затворами 23 и26, управляемых с помощью пневмоцилиндров. При аварийных отключениях водокольцевых насосов автоматически открываются клапаны 20 и 29 напуска атмосферы и закрываются с некоторым опережением клапаны 23 и 26, что предотвращает прорыв воды изводокольцевых насосов в вакуумную систему машины. Загрузка исходного продукта осуществляется из промежуточной емкости, расположенной над технологической вакуумнойкамерой 8.
Промежуточная емкость с исходным материалом оснащена датчиками уровняи датчиком температуры. Подача исходного материала на лотки ротора 39 происходит потрубопроводу 6 с помощью шнека, оснащенного устройством регулирования массопотока.Вакуумная камера 8 оснащается датчиками: температуры 35, которые позволяютконтролировать рабочую температуру обрабатываемого материала; давления 4, сигнал откоторого используется для регулировки массопотока исходного материала; вакуумметром,который позволяет визуально отслеживать величину давления в вакуумной камере 8.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им.
Н. Э. Баумана15Рис. 3. Система поддержания и формирования технологической среды установкиНОВ (вакуумная система установки НОВ)1 – слив холодной воды; 2, 32 – фланец; 3 – пар из технологического объема;4,12,24,28 – датчики давления; 5 – вакууметр; 6 – устройство подачи исходного материала; 7 – шнек и устройство для регулировки величины потока исходного материала; 8 –вакуумная камера; 9 – прямопролетный затвор шлюза; 10 – манометрический преобразователь; 11, 35,37 – датчики температуры; 13, 16, 21, 29 – нормально открытый клапаннапуска; 14, 36 – датчики уровня, 15 – клапан вакуумный пневматический; 17 – насос вакуумный механический, 18 – приемная камера; 19 – выхлоп вакуумных насосов; 20, 25 –насос вакуумный водокольцевой; 22, 27 – трубопровод; 23, 26 – затвор пневматический;30 – слив конденсата, 31 – подача холодной воды, 33 – конденсор; 34 – крышка приемнойкамеры; 38 – натекатель ручной, 39 – ротор-ворошитель.Сигналы большинства датчиков отрабатываются системой управления технологическим процессом.Конечный сухой продукт через прямопролетный затвор 9 шлюзовой системы поступает в приемную камеру 18.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
