Курсовая работа: Разработка системы автоматического контроля и регулирования расхода вентиляционного воздуха
Курсовая работа: Разработка системы автоматического контроля и регулирования расхода вентиляционного воздуха
Введение
Расход
вещества является важнейшим параметром многих технологических процессов. Точное
значение расхода необходимо знать при управлении различными агрегатами и для
контроля над их работой.
Расход – это
массовое или объемное количество вещества, проходящее через поперечное сечение
потока в единицу времени. Основными единицами расхода в системе СИ являются
кг/с и м3/с. На практике часто применяются производные от этих
единиц, например в данном курсовом проекте расход кислорода измеряется в м3/ч.
В основу
системы контроля расхода вентиляторного воздуха положен метод переменного
перепада. На трубопроводе устанавливается стандартная бескамерная диафрагма ДБС
0,6–800, перепад давления на которой преобразуется в токовый сигнал 0–5 мА
датчиком Сапфир-М. Вторичный регистрирующий прибор ИП-6-ТК воспринимает
сигнал датчика и отображает соответствующий ему расход.
Расчет
сужающего устройства выполнен на основании известных исходных данных с
применением ЭВМ
1. Расчет и выбор сужающего устройства
1.1 Лист исходных данных
Общие данные
1. Объект
измерения – расход вентиляторного воздуха.
2. Среднее
барометрическое давление Рб = 101325 Па.
Трубопровод
1. Внутренний
диаметр D20 = 800 мм.
2. Материал
12Х13.
3. Чертеж
участка установки сужающего устройства
Измеряемая
среда
1.
Наименование – вентиляторный воздух.
2. Часовой
расход:
максимальный Qо = 10000 м3/час;
средний Qо ср. = 5000 м3/час;
минимальный Qо min = 2500 м3/час;
3. Среднее
избыточное давление Ри = 3900 Па;
4. Средняя
температура t
= 32 0С;
5. Допустимая
потеря давления Р’п.д.=1400 Па;
6.
Относительная влажность = 0,6;
7. Плотность
в нормальных условиях =1,205 кг/м3;
8. Вязкость = 1,85*10-5 Па*с
(при t
=32 0C и Р = 0,101325 МПа).
Пояснения к
листу исходных данных
1. Найдем
расход сжатого воздуха, приведенный к рабочим условиям.
Запишем
уравнения массового расхода при рабочих (р.у.) и нормальных (н.у.) условиях:
при р.у. (1.1.1)
при н.у. (1.1.2)
Приравняем
правые части равнений (1) и (2):
,
откуда
(1.1.3)
(1.1.4)
(1.1.5)
Подставим
уравнение (1.1.5) в (1.1.4) и получим:
(1.1.6)
Аналогично (1.7)
(1.1.8)
Подставим
уравнение (1.1.8) в (1.1.3) и получим:
(1.1.9)
Qн = 10000 м3/час;
Тн = 305 К; Рн = 0,101325 МПа;
Р = 3900 ПА+
Рб = 105225 Па.
м3/час.
2. Среднее
барометрическое давление местности
, Па.
3. Материал
сужающего устройства и участков трубопровода, между которыми устанавливается
сужающее устройство, выбираем: Ст. 3, сталь 20, 12Х13 – для холодного
воздуха; 12Х18Н9Т – для воды, газа, пара и горячего воздуха; сталь 20 – для
мазута.
4. Диаметр
трубопровода при D выбираем по допустимой
скорости вещества в трубопроводе .
V = 10 м/с при Ри
= 3900 Па.
По выбранной
скорости находим диаметр трубопровода, мм
D, (1.1.10)
где – максимальный расход
вещества в рабочих условиях,
мм
Найденную по
формуле (1.1.10) величину округляем до ближайшего стандартного значения: 50,
70, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 800,
1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400, 3000, 3400, 4000 мм.
Получаем
диаметр трубопровода D= 600 мм. Чтобы число m приняло надлежащий вид,
увеличиваем диаметр до D=800 мм.
5. Средний
расход составляет
;
минимальный
расход
.
6. Допустимая
потеря давления, Па:
1400 Па.
1.2
Расчетный лист
А –
Сужающее устройство.
1.
Материал:
12Х13.
2.
Поправочный
коэффициент на тепловое расширение:
.
Б –
Трубопровод.
1.
Материал
трубопровода: 12Х13.
2.
Поправочный
коэффициент на тепловое расширение:
.
3.
Внутренний
диаметр:
.
В-Измеряемая
среда.
1.
Название
газа: вентиляторный воздух.
2.
Расчётные
расходы, :
– максимальный
(верхний придел измерения по прибору) ;
– средний
;
– минимальный
.
3.
Средняя
абсолютная температура:
.
4.
Среднее
абсолютное давление:
.
5.
Расчетная допустимая потеря давлення, кПа:
1,7284 кПа.
6.
Плотность
сухого газа в нормальном состоянии :
.
7.
Максимально
возможное давление водяного пара при температуре:
.
8.
Максимально
возможная плотность водяного пара при температуре :
.
9.
Относительная
влажность в долях единицы :
.
10.
Относительная
влажность в рабочем состоянии:
где – максимально возможная
плотность водяного пара.
11.
Коэффициент
сжимаемости К:
К=1
12.
Промежуточная
величина для определения
.
13.
Плотность
сухой части газа в рабочем состоянии, :
.
14.
Плотность
влажного газа в рабочем состоянии, :
.
15.
Показатель
адиабаты :
.
16.
Динамическая
вязкость :
Находим по
таблицам 4.7, 4.8, 4.9 (методические указания):
.
17.
Число
Рейнольдса:
;
.
Г –
Дифманометр.
1.
Тип:
«Сапфир-М».
2. Нижний
рабочий участок шкалы, на котором .
После
проведения расчета на ЭВМ примем за оптимальное решение результат №3 (таблица
3.1). Найдем значение нижнего рабочего участка шкалы дифманометра по формуле
(2.2)
(1.2.2)
.
1.3
Алгоритм расчета сужающего устройства
Расчет
стандартного сужающего устройства заключается в нахождении диаметра отверстия
его диафрагмы d20. Остальные размеры сужающего устройства связаны с
D20 и d20 известными соотношениями.
1. Подсчитывается дополнительная величина
Z по формуле:
(1.3.1)
2.
Подсчитывается дополнительная величина С по формуле:
(1.3.2)
3. Выбирается
начальное значение модуля сужающего устройства m=0,2.
4.
Из
таблицы 1.3.1 выбирают граничное число Рейнольдса:
Таблица 1.3.1
– Зависимость граничного числа Рейнольдса от модуля сужающего устройства
5. По формуле
(1.2.1) подсчитывается Reср и проверяется условие:
(1.3.4)
Если (3.4) не
выполняется, то задаются значением m<0,2. Если (1.3.4)
выполняется, то выбирают начальный перепад давления по условиям:
(1.3.5)
(1.3.6)
6.
Определяется поправочный множитель на расширение измеряемой среды:
(1.3.7)
7. Вычисляют
вспомогательную величину (ma)1:
(1.3.8)
8. Вычисляют
коэффициент расхода:
(1.3.9)
где Remax
– число Рейнольдса для максимального расхода
9. Уточняют
значение модуля сужающего устройства:
(1.3.10)
10.
Подсчитывают потери давления на сужающем устройстве:
(1.3.11)
и сравнивают
их с максимально допустимыми потерями давления
(1.3.12)
Если условие
(1.3.12) не выполняется, то задаются меньшим значение перепада DР.
11. По
формуле (1.3.7) определяют значение e2, соответствующее модулю
m1 и проверяют условие:
(1.3.13)
Подсчеты по
пунктам 6–11 выполняют до тех пор, пока не выполнится условие (1.3.13)
12. По
окончательному значению m определяют диаметр сужающего устройства:
(1.3.14)
13. Вычисляют
расход измеряемой среды:
(1.3.15)
14. Находят
погрешность расчета:
(1.3.16)
15.
Результаты расчета считают окончательными, если выполняется условие:
(1.3.17)
16. Если условие
(1.3.17) не выполняется, то изменяют исходные данные, включая диаметр трубы.
По алгоритму,
описанному выше, был произведен расчет сужающего устройства на ЭВМ. Результаты
расчета приведены в таблице 1.3.2
Таблица 1.3.2
– Результаты расчета сужающего устройства
DP, Па |
630 |
1000 |
1600 |
Pп, Па
|
435,5301 |
19149,5224 |
32539,69688 |
Remin
|
74158,3114 |
74158,3114 |
74158,3114 |
a |
0,6044 |
0,6044 |
0,6044 |
m |
0,2982 |
0,2370 |
0,1877 |
d, мм |
436,8937 |
389,4419 |
346,5685 |
Qном, м3/час
|
9999,2660 |
9999,6150 |
10000,1825 |
d, % |
0,0073 |
0,0038 |
0,0018 |
Из ряда
полученных перепадов выбираем тот, которому соответствует значение модуля
сужающего устройства m наиболее близкое к 0,2. Это связано с тем, что при m=0,2
обеспечивается минимальная длина прямых участков трубопровода до и после
сужающего устройства. Описанным выше требованиям соответствует перепад .
Страницы: 1, 2, 3
|