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

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 .

По формуле 1.3.15 строится градуировочная характеристика дифманометра (рисунок 1.3.1).

Таблица 1.3.3 – Результаты расчета градуировочной характеристики дифманометра

Страницы: 1, 2, 3