Измерение количества твердых веществ

I . К циферблатным приборам отно­сятся те устройства, работа которых основана на уравновешивании силы тяжести взвешиваемого материала при помощи квадранта ци­ферблатного указателя. В квадрантных весах момент силы тяжести груза Р уравновешивается моментом силы тяжести постоянного гру­за Q. Груз Р лежит на чаше весов, подвешенной на гибкой ленте, огибающей шкив постоянного радиуса r.

Момент М₁ от силы тяжести равен:

M₁=Pr

Уравновешивающий груз укреплен на конец рычага (квад­ранта) и создает момент М₂:

М2 = QRsinφ

где: φ— угол между рычагом и вертикальной осью.

Из условия равновесия квадранта: Pr=QRsinφ

Откуда: P=Q(R\l)sinφ

Или: P=(l₁\l₂)Q

Следовательно, каждому значению силы тяжести соответст­вует вполне определенный угол поворота квадранта и шкива. С валом шкива соединен указатель весов.

II. Автоматических весов для дозирования полиэтилена типа ДСС-20НП состоят из следующих основных узлов: счетчика 1, электрооборудования 2, циферблатного указательного прибора 3, привода 4, неравноплечей рычажной системы 5, ковша 6, рамы 7 с автоматическим механизмом и приводом, воздушной системы 8, шнекового питателя 9 и станции управления (на рисунке не показана).

Величина порции, необходимой для дозирования, за­ранее задается вручную на циферблатном приборе установкой задающих стрелок с бесконтактными датчиками против соответствующих делений шкалы. Весы включают в работу кнопкой или от внешнего импульса. Полиэтилен подается шнековым пи­тателем в ковш, который подвешен на одном из плеч главного рычага неравноплечей рычажной системы.

П о мере заполнения взвешиваемым материалом ковш, пере­мещается и через рычажную систему передает свое движение стрелке циферблатного указательного прибора. При приближе­нии массы порции, набранной в ковше, к заданной величине электродвигатель привода питателя системой автоматики пере­ключается с большего числа оборотов на меньшее, и начина­ется досыпка.

Когда порция материала в ковше достигает заданной ве­личины, срабатывает система автоматики, которая включает электродвигатель привода питателя, закрывает заслонку пита­теля и автоматически или после получения команды (импульса) включает пневматический цилиндр открытия заслонки ковша. Взвешенная порция материала высыпается из ковша. Заслонка ковша закрывается под действием собственного веса, при этом срабатывает счетчик, фиксируя взвешенную порцию. После закрытия заслонки ковша цикл взвешивания повторяется. Весы снабжены механическим пятизначным счетчиком коли­чества отвешиваемых порций. Точность отвешивания контроли­руется по шкале циферблатного указательного прибора.

№7 ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ

Основы теории.

Известно, что объемный расход вещества, протекающего по трубопроводу, определяется как произведение скорости потока на площадь отверстия истечения F, т. е.

Q=vF

Массовый расход G получают умножением объемного рас­хода Q на плотность ρ жидкости, газа или пара, т. е.

G=Qρ

При прохождении вещества через сужающее устройство, установленное в трубопроводе, скорость его увеличивается. Это следует из условия неразрывности струи:

Q=v₁F=v₂f

Где F и f — соответственно площади сечения трубопровода и сужающего уст­ройства;

v₁и v₂ — средние скорости движения вещества в трубопроводе и в су­жающем устройстве.

Более высокая скорость v₂ по сравнению с v₁ обусловлена переходом части потенциальной энергии потока в кинетическую.

Из уравнения следу­ет, что:

v₂=(F\f)v₁

т. е. при постоянном отно­шении Р/f скорость v2 тем больше, чем выше скорость V1 вещества в трубопроводе или чем больше расход. От­ношение f\F называют модулем сужающего устройства и обо­значают через m, т. е.

m=f\F=d²\D²

где d и D—соответственно диаметры проходных сечений сужающего устрой­ства и трубопровода.

Из уравнений получим: V=v₁\m

Если до сужающего устройства статическое давление в трубопроводе равно Р'₁, то в сужающем устройстве оно резко падает, затем постепенно возрастает до нового установившего­ся значения. При этом давление в трубопроводе за сужающим устройством не достигает значения Р''₁, так как часть энергии расходуется на трение о стенки сужающего устройства и за­вихрения потока после сужающего устройства. Величина без­возвратных потерь равна Р_n. Перед сужением давление несколь­ко возрастает до Р₁, что обусловлено сжатием потока перед су­жающим устройством.

Минимальное давление Р'₂ наблюдается на некотором рас­стоянии от сужающего устройства. Давление в проходном се­чении сужающего устройства равно Р₂. Разность давлений Р₁—Р₂ является перепадом, зависящим от расхода среды, про­текающей через трубопровод. Найдем зависимость между пере­падом давлений за сужающим устройством и расходом. Уравнения расхода для несжимаемой жидкости в объемных (в м³/с) и массовых (кг/с) единицах бу­дут соответственно иметь вид:

где Р₁ и Р₂ —давления, Па;

ρ — плотность, кг/м³;

ά =f(mRе) – коэффициент расхода;

Rе – число Рейнольдса; f — площадь, м².

При измерении расхода сжимаемых сред (газов и паров), особенно при больших перепадах давлений в сужающем устройстве, необходимо учитывать уменьшение плотности ρ, вызванное снижением давления при прохождении через сужающее устройствою., поэтому мас­совый расход (а также объ­емный), отнесенный к началь­ному значению р, несколько уменьшится.

Уравнения расхода для газов и паров соответственно в объемных и мас­совых долях имеют вид:

где ε — поправочный множитель на расширение измеряемой среды, называе­мый коэффициентом расширения;

ρ₁ — плотность потока перед входом потока в отверстие сужающего устройства

Р асходомер состоит из следующих основных частей: измерительных участков трубопровода 1 до и после сужающего устройства; су­жающего устройства 2; расходомерного дифференциального монометра 4; интегрирующего устройства 5, определяющего расход за определенный промежуток времени (смену, сутки); импульсных линий 3, служащих для соединения с дифманометром измерительных участков трубопровода.

Стандартные сужающие устройства.

1 )При измерении расхода газов и жидкостей допускается применять как угловой (см. рис. в), так и фланцевый (см. рис. в) способы отбора перепада давлений на диафрагмах.

Допустимые интер­валы диаметров трубопроводов D и относительных площадей сужающих устройств m должны находиться в сле­дующих пределах:

50 мм ≤ D ≤ 1000 мм; 0,05≤ m ≤ 0,64 для диафрагм с угловым способом отбора пе­репада давлений;

50 мм ≤ D ≤ 760 мм; 0,04 ≤ m ≤ 0,56 для диафрагм с фланцевым способом отбо­ра перепада давлений;

ди­аметр отверстия диафрагмы независимо от способа от­бора перепада давлений d ≥12,5 мм; 50 мм ≤ D;

0,05 ≤ m ≤ 0,64 для сопел в случае измерения расхода газа;

30 мм ≤ D; 0,05 ≤ m ≤ 0,64 для сопел в случае измерения расхода жидко­сти;

0,65 ≤ D ≤ 500 мм; 0,05 ≤ m ≤ 0,60 для сопел Вентури диаметр отверстия сопел и сопел Вентури d ≥ 15 мм; 50 мм ≤ D ≤ 1400 мм, 0,10 ≤ m ≤ 0,60 для труб Вентури.

В случае измерения расхода газа отношение абсолютных давлений на выходе из сужающего устройства и входе в него должно быть больше или равно 0,75.

2)Сопла особенно удобны для измерения расхода га­зов и перегретого пара, если [(Р₁—Р₂)/Р1]<0,1, а также для измерения рас­хода пара высокого давления и агрессивных газов в трубопроводах диаметром D₂₀ ≤ 200 мм.

Достоинства: а) По сравне­нию с диафрагмами они ме­нее чувствительны к коррозии, загрязнениям

б) обеспечивают несколько большую точность измерения.

Форма стандартного сопла и его основные геомет­рические параметры показаны на рис. а – для m≤0,444; в – для m>0,444

3)Труба Вентури состоит из профильной входной части, цилиндрической средней части и выходного конуса. Стандартные трубы Вентури можно применять в трубопро­водах диаметром от 100 до 800 мм при условии, что 0,2 ≤ m ≤ 0,5. Труба Вентури называется длинной, если наибольший диаметр выходного конуса равен диаметру трубопровода(рис.II), или короткой, если указанный диаметр меньше диаметра трубо­провода(рис.I). Давления в горловине и входном патрубке следует отби­рать через отверстия в стенках и через осредняющие камеры. К преимуществам труб Вентури следует отнести меньшую потерю давления по сравнению с СУ других типов.