37.Средства измерения расхода сыпучих материалов. Принципы действия, конструкции, характеристики.

Измерение расхода сыпучих материалов. Трудности при измерении расхода сыпучих материалов связаны с тем, что это не сплошная среда и поэтому нельзя применить законы гидродинамики, действующие в жидкостях и газах. В основном, методы измерений расхода сыпучих связаны с измерением массы или силового воздействия со стороны движущегося материала. Часто измерение расхода или массы вещества совмещается с его транспортировкой. При этом идеальной считается равномерная подача. Наиболее распространены следующее способы подачи.

Вращающиеся заслонки обеспечивают герметический затвор между процессом загрузки и/или выгрузки и расходомером. Это может быть необходимым, если подача материала осуществляется пневматически или необходима изоляция между расходомером и процессом.

Оптимальные результаты обеспечивают высокоскоростные многосегментные вращающиеся заслонки.

Транспортерные ленты обычно обеспечивают равномерную подачу материала, идеальную для измерения расхода сыпучих веществ. Использование противоточного переходника (и/или направляющей пластины) часто бывает необходимо, если скорость ленты изменяется или превышает 1 м/сек.

Шнековый транспортер это наиболее часто используемый способ подачи материала. С помощью короткой высоты винта или двойного шнека можно уменьшить период импульса выброса материала (и увеличить частоту).

Цепные транспортеры часто обеспечивают постоянную (и относительно низкую) скорость.

Расходомер Millflo. Сухие сыпучие вещества поступают в питатель, направляющий поток материала таким образом, чтобы сначала его частицы ударялись о чувствительную пластину прибора, а затем беспрепятственно продолжали свой путь. Тензодатчик нагрузочного элемента преобразует горизонтальное усилие отклонения в электрический сигнал. Встроенный микропроцессор на основе этих данных рассчитывает скорость потока и определяет суммарный вес материала.

Диапазон скорости потока зависит от габаритов и изменяется от 1 до 230 т/ч. Рабочая температура до 65°C. Тип материала от порошка до гранул размером 13 мм.

Преимущества:

 Низкая цена,

 высокая надежность,

 малая погрешность – 1%

Недостатки:

 узкий диапазон измерений 1:3,

 влияние на результат отложений на ЧЭ.

Принцип действия весовых измерителей основан на непрерывном взвешивании сыпучего материала, находящегося на ленте транспортера. Погрешность ±1% при динамическом диапазоне 1:5. Производительность до 50 т/ч (зависит от ширины ленты). Скорость движения ленты

38.Средства измерения плотности. Принципы действия, конструкции, характеристики.

Плотностью (ρ) вещества называют физическую величину, определяемую отношением массы m вещества к занимаемому им объему V:

p = m / V, [ед. массы] / [ед. объема].

В некоторых случаях используется понятие относительной плотности, определяемое как отношение плотности данного вещества к плотности другого (условного) вещества при определенных физических условиях. Относительную плотность жидкостей выражают отношением ее плотности при нормальной температуре (20 °С) к плотности дистиллированной воды при температуре 4 °С и обозначают ρ₂₀ . Относительную плотность газа выражают отношением его плотности к плотности сухого воздуха, взятых при нормальных условиях (нормальная температура – 293,15 К, нормальное давление –760 мм рт. ст.).

Плотность жидкостей и газов уменьшается с увеличением температуры. Плотность газов увеличивается с увеличением давления, а плотность жидкости практически от давления не зависит. Средства измерений плотности называют плотномерами или денсиметрами.

По принципу действия плотномеры делят на весовые, поплавковые, гидроаэростатические, вибрационные и др.

Весовые (пикнометрические) плотномеры. Принцип действия основан на непрерывном взвешивании постоянного объема анализируемого вещества в некоторой емкости или трубопроводе.

Чувствительным элементом плотномера является U-образная трубка 7, соединенная через тягу 3 с рычагом 4. Концы трубки 7 через сильфоны 2 соединены с неподвижными патрубками 1, через которые подается анализируемая жидкость. Наличие сильфонов 2 позволяет трубке 7 поворачиваться вокруг оси О – О. При увеличении плотности жидкости увеличивается масса трубки с жидкостью, что через рычаг 4 передается к преобразователю 5, выходной сигнал С_Вых которого пропорционален изменению плотности анализируемой жидкости. Противовес 6, укрепленный на рычаге 4, служит для уравновешивания момента сил, создаваемого трубкой 7 с жидкостью при выбранном нижнем пределе измерения плотности. Устройство 8 служит для автоматического введения поправки в зависимости от температуры анализируемой жидкости, которую это устройство непрерывно измеряет. Плотномеры данной конструкции позволяют измерять плотность в интервале 0,5 – 2,5 г/см³ . Максимальная температура анализируемой жидкости 100 °С, классы точности 1 – 1,5.

Поплавковые (ареометрические) плотномеры. Принцип действия основан на непрерывном измерении выталкивающей (подъемной) силы, действующей на поплавок, частично или полностью погруженный в анализируемое вещество.

В поплавковом плотномере жидкостей частично погруженный поплавок 2 размещен в емкости 1. Через емкость непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. При изменении плотности жидкости изменяется степень погружения поплавка 2 в емкость. Перемещение поплавка 2 преобразуется в электрический сигнал с помощью дифференциального трансформатора 5. Вес поплавка 2 со стержнем 4 (в воздухе) G_n и выталкивающая сила N, действующая на поплавок, описываются выражениями:

G_n = mg, N = (V + lS)ρg,

где m – масса поплавка и стержня; V – объем поплавка; l – длина участка стержня, погруженного в жидкость; S – площадь поперечного сечения стержня.

Следовательно:

.

Плотномеры с частично погруженным поплавком, обладают высокой чувствительностью, что позволяет осуществлять измерение плотности в узком диапазоне (0,005 – 0,01 г/см³) с приведенной погрешностью ± (0,5 – 3) %.

Гидростатические плотномеры. Принцип действия этих механических плотномеров основан на зависимости давления Р столба анализируемой жидкости или газа от плотности этих сред:

P = ρgH,

где H – высота столба жидкости или газа.

Если значение Н принять постоянным, то давление Р однозначно определяется плотностью среды. В аппарате 7 установлены трубки 1 и 2 с различной глубиной погружения. Газ (обычно воздух) от регулятора расхода 5 поступает к пневматическим дросселям 3 и 4, а затем к трубкам 1 и 2. Через открытые торцы трубок газ барботирует через жидкость. Давление газа в трубках 1 и 2 определяется гидростатическим давлением столба жидкостей высотой Н₁ и Н₂. Разность давлений в трубках измеряется дифманометром 6. Этот перепад определяется выражением:

.

Наличие двух трубок позволяет исключить влияние на результат измерений возможных изменений уровня жидкости в аппарате.

Вибрационные плотномеры. Принцип действия основан на зависимости параметров упругих колебаний, сообщаемых камере с анализируемым веществом, от плотности этого вещества. Резонаторы вибрационных плотномеров выполняют в виде трубки, пластины, стержня, струны, камертона и т. д.

Частота собственных колебаний резонатора, заполненного или находящегося в анализируемом веществе, описывается в общем случае выражением

где f₀ – частота колебаний резонатора при начальном значении плотности анализируемого вещества; k – константа, зависящая от конструкции резонатора.

К онструктивно различают проточные и погружные вибрационные плотномеры. В первых анализируемое вещество протекает через внутреннюю полость резонатора, во вторых – резонатор размещается в потоке анализируемого вещества.

Анализируемая жидкость поступает параллельно в трубки 1 и 2 (резонатор), установленные в сильфонах 6 и скрепленные перемычками 8. Сильфоны 6 расположены в опорах 5. Указанные трубки, катушка 3, воспринимающая колебания трубок резонатора, катушка возбуждения 4 и электронный усилитель 10 составляют электромеханический генератор, частота колебаний которого определяется плотностью анализируемой жидкости. Выходной сигнал усилителя 10 в виде частоты вводится в вычислительное устройство 9, к которому подключены платиновые термометры сопротивления 7 и 11, позволяющие вводить температурную коррекцию. Диапазон измерений плотномера 690 – 1050 кг/м³ , температура жидкости 10 – 100 °С; абсолютная погрешность измерения ± 1,5 кг/м³.

Измерение плотности сыпучих материалов.

Плотность грубодисперсных порошков, частицы которых не содержат пор, определяют с помощью мерной колбы. Сначала колба заполняется жидкостью до определенной отметки на нижней шкале (объем V₁), и взвешивается (m₁). Затем в нее добавляют материал до тех пор, пока жидкость не поднимется до отметки на верхней шкале (объем V₂) и снова взвешивают (m₂).

Плотность определяют по формуле:

.