45376 (664759), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Приведем другие технологические данные, необходимые для расчета: максимальный объемный расход v_max = 10^-4 м³/с, внутренний диаметр трубы D = 20 мм, шероховатость трубы по справочнику [4, c.272] принимаем n₁ = 0.1 мм. Давление в магистрали p₀ = 0.4 МПа, давление в рубашке p_руб = 0.15 МПа. Плотность воды ρ = 1000 кг/м³. Кинематическая вязкость воды при 80 °С ν = 0.328·10^-6 м²/с.

Порядок расчета следующий [4, с. 269]:

1. гидростатический напор, соответствующий разности высот Δh:

2. определяем потери давления в линии. Для этого найдем

перепад давлений в сети:

.

Определяем число Рейнольдса при максимальном расходе:

Определяем условие гидравлической гладкости трубопровода:

.

Т рубопровод не является гидравлически гладким, поэтому коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется по рисунку 6.21 в [3, с.275]. λ = 0.0326.

Общая длина трубопровода L = 10 м. Находим потерю давления на прямых участках трубопровода:

.

Определим потери давления в местных гидравлических сопротивлениях трубопровода. По таблице 6.8 [2, с.271] определяем: ε_вх = 0.5, ε_вых = 1, ε₉₀ = 0.6, ε_отсеч = 8.0. Тогда суммарные потери равны:

.

Находим суммарные потери в линии:

1. находим перепад давлений на регулирующем органе:

2. определяем максимальную пропускную способность клапана: .

3. в каталоге отсутствует РО со столь малым K_vу. Поэтому

выбираем односедельный РО: ПОУ-7, D_у = 15 мм, K_vу = 0.1.

1. определяем значение критерия Рейнольдса для выбранного РО: .

Т.к. Re_у > 2000, то влияние вязкости на расход не учитываем и выбранный РО проверяем на возможность возникновения кавитации.

1. определяем коэффициент сопротивления РО:

По кривой 3 на рисунке 6.23 [3, с. 277] определяем, что максимальный коэффициент кавитации K_{кав max} = 0.55

1. определим перепад давлений, при котором возникает

кавитация. При этом учтем, что абсолютное давление насыщенных паров воздуха при температуре 80 °С равно P_нщ = 0.047 МПа, а давление перед РО приблизительно равно давлению в магистрали.

1. определяем максимальную пропускную способность:

Т .к. K_{v max} > K_vу для выбранного РО, то он будет работать в режиме кавитации и не обеспечит заданного расхода жидкости. Поэтому выбираем из каталога РО ПОУ-7 с D_у = 15 мм, K_vу = 0.5.

1. выберем вид расходной характеристики клапана. Согласно

модели, основными возмущениями в объекте являются внешние возмущения, которые не действуют по регулирующему каналу. Поэтому по условиям процесса желательна линейная характеристика. Рассчитаем отношение перепада давлений в линии к перепаду давлений на РО:

.

Поскольку n < 1.5, то окончательно останавливаем свой выбор на клапане с линейной расходной характеристикой.

Для последующего анализа системы необходимо знать передаточные функции клапана и исполнительного механизма. В качестве исполнительного механизма можно использовать стандартный механизм типа МИМ-1 прямого действия совместно с позиционером. Его передаточную функцию можно описать как инерционное звено 1 порядка с единичным коэффициентом усиления. Его инерционность обусловлена емкостью соединительных трубопроводов и камеры переменного объема. Обычно эта инерционность лежит в пределах 5 – 20с, поэтому принимаем T_ИМ = 0.1 мин.

(5.1)

Так как был выбран РО с условной пропускной способностью в 18 раз большей, чем РО, соответствующий выбранному нами единичному расходу, то РО будем считать усилительным звеном с коэффициентом усиления K_РО =18.

(5.2)

1. Выбор регулирующего органа для расхода реагентов

Как было указано в пункте 2.1, подача реагентов в аппарат осуществляется с помощью перистальтических насосов, приводимых в движение двигателями постоянного тока независимого возбуждения. Такой выбор обусловлен прежде всего жесткими ограничениями, накладываемыми на скорость и качество подачи реагентов. А именно, необходимо поддерживать беспульсационный режим течения. Кроме того, нежелательность использования клапанов вытекает из высоких требований к чистоте растворов. Для их подачи используются трубки из поливинилхлорида. Характерной особенностью перистальтического насоса является отсутствие соприкосновения жидкости с металлом. Этим и объясняется наш выбор.

Д ля управления частотой вращения двигателя постоянного тока применяется электропривод типа ЭТУ, имеющий вход для унифицированного сигнала постоянного тока. Регулирование частоты вращения при этом возможно вниз по электромеханической характеристике на 50% от максимального значения.

В динамическом отношении двигатель является апериодическим звеном первого порядка. Электронное устройство управления является безынерционным звеном с единичным коэффициентом усиления. Постоянную времени электродвигателя принимаем 0.1 мин. T_ИМ = 0.1.

1. Расчет и выбор измерительных преобразователей

Основой для выбора преобразователей является достижение требуемой точности измерений. В нашем случае есть два контура регулирования – pBr и температуры, и для каждого применяется свой комплект датчиков и измерительных преобразователей.

1. Выбор комплекта для измерения pBr

Для измерения pBr в реакторе выбираем комплект, состоящий из датчика погружного ДПг-4М-2-1600 и нормирующего преобразователя типа П-201. В качестве сравнительного электрода применяется непроточный хлорсеребряный электрод 5268, в качестве измерительного – аргентитовый электрод ЭА-2-220. Пределы измерений устанавливаются на приборе П-201 с помощью специальных перемычек. В нашем случае выбираем пределы 1 – 7 единиц pBr. Рабочая температура в пределах +5…+70 °С. Время установления сигнала преобразователя < 10 с. Поэтому принимаем передаточную функцию датчика и нормирующего преобразователя в виде апериодического звена первого порядка.

,

где T_д = 0.05 мин.

Для регистрации pBr используется автоматический самопишущий мост типа КСУ-1М. Рассчитаем пределы погрешности измерительного комплекта для регистрации pBr. Схема комплекта приведена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Схема комплекта для измерения pBr

Значение pBr, регистрируемое мостом, будет равно: (pBr_д ± ΔpBr), где pBr_д – действительное значение pBr, ΔpBr – абсолютная погрешность измерения. Эта погрешность вычисляется по формуле:

, (5.3)

г де Δ_и – инструментальная погрешность;

Δ_м – методическая погрешность;

Δ_л – личная погрешность.

Личную составляющую погрешности определим как половину цены деления шкалы вторичного прибора Δ_л = 0.1 pBr.

Инструментальная погрешность: Δ_и = δ_и·ΔN₁. В свою очередь, относительная погрешность вычисляется по формуле:

, (5.4)

относительные погрешности отдельных элементов комплекта вычисляются по формулам:

, (5.5)

где Δ_ДПГ – абсолютная погрешность датчика, ±0.1 pBr;

, (5.6)

где γ_П-201 – приведенная погрешность вторичного преобразователя, 0.01;

, (5.7)

где γ_КСУ – приведенная погрешность моста, 0.005.

Проведя вычисления по этим формулам, получаем: δ_ДПГ = 0.045, δ_П-201 = 0.018, δ_КСУ = 0.009. Подставив полученные значения в (5.4), получаем δ_и = 0.054. Абсолютная погрешность Δ_и = 0.12 pBr.

Методическую погрешность принимаем равной нулю, т.к. статические характеристики датчика и вторичного прибора являются линейными.

Подставляя полученные результаты в (5.3), получаем значение абсолютной погрешности измерения pBr: ΔpBr = 0.15 pBr.

Полученное значение меньше, чем диапазон требуемой точности поддержания величины pBr в аппарате. Поэтому выбранный нами комплект удовлетворяет требованиям процесса с метрологической точки зрения.

1. Выбор комплекта для измерения температуры

Для измерения температуры в реакторе и в рубашке выбираем термопреобразователь сопротивления типа ТСП-0879-01 со статической характеристикой 50П. Пределы измерения: –50…+250 °С. Рабочее давление – не выше 0.4 МПа. Инерционность – 30…40 с. На основании этого принимаем постоянную времени датчика 0.2 мин.

В будущем планируется использовать регулятор типа Р17.2, имеющий входы для двух сигналов от термопреобразователей сопротивления. Поэтому в использовании нормирующих преобразователей надобности нет. Для регистрации температуры используется автоматический самопишущий мост типа КСМ-4, имеющий вход для сигнала от термопреобразователя сопротивления.

Рассчитаем пределы погрешности измерительного комплекта для регистрации температуры. Схема комплекта приведена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 – Схема комплекта для измерения температуры

Значение температуры, регистрируемое мостом, будет равно (t_д ± Δt), где t_д – действительное значение температуры, Δt – абсолютная погрешность измерения.

Эта погрешность вычисляется по формуле:

, (5.8)

где Δ_и – инструментальная погрешность;

Δ_м – методическая погрешность;

Δ_л – личная погрешность.

Личную составляющую погрешности определим как половину цены деления шкалы вторичного прибора Δ_л = 0.5 °С.

Инструментальная погрешность: Δ_и = δ_и·ΔN₁. В свою очередь, относительная погрешность вычисляется по формуле:

, (5.9)

Характеристики

Список файлов реферата