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 Р_б = 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 Q_о = 10000 м³ /час;

средний Q_{о ср.} = 5000 м³ /час;

минимальный Q_{о min} = 2500 м³ /час;

3. Среднее избыточное давление Р_и = 3900 Па;

4. Средняя температура t = 32 ⁰ С;

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 ⁰ C 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)

Q_н = 10000 м³ /час; Т_н = 305 К; Р_н = 0,101325 МПа;

Р = 3900 ПА+ Р_б = 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 Р_и = 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 :

1,7284кПа.

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, :