книги из ГПНТБ / Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств учебник

привести к нормальным условиям плотность газа. Плотность сухого газа при нормальных условиях (рн) определяется по фор­ муле

подсчитанной по законам идеального газа, к действительной плотности газа в рабочем состоянии при р и Т.

Значения коэффициента К для наиболее употребительных га­ зов могут быть определены по графикам экспериментальных данных.

Для газовых смесей коэффициент сжимаемости (Кш) опре­

160

При отсутствии экспериментальных данных по сжимаемости какого-либо газа коэффициент К приближенно определяется на основании закона соответственных состояний.

На плотность газа заметно влияет влагосодержание. Плот­ ность влажного газа в рабочем состоянии определяется по формуле

Ф— относительная влажность, т. е. отношение веса водя­ ного пара, находящегося в 1 м3 влажного газа, к ма­ ксимально возможному весу его при той же температуре

идавлении;

Рн. п — плотность насыщенного водяного пара при темпера­

или объемной массы.

Насыпная масса твердого сыпучего материала не имеет для данного вещества постоянного значения; она зависит от грануло­ метрического состава сыпучего материала, т. е. от размера частиц и количественного содержания частиц различной величины в об­ щей массе сыпучего материала. Поэтому для получения более точных результатов при измерении количество сыпучего мате­ риала определяется взвешиванием.

Приборы, измеряющие количество вещества, называются счетчиками. Счетчики измеряют протекающий через них объем вещества за любой промежуток времени: сутки, месяц и т. д. Количество вещества при этом определяется как разность пока­ заний счетчика. Счетчики, как правило, являются приборами прямого измерения, и отсчет по их шкале дает значение изме­ ряемой величины без дополнительных вычислений.

Расходом вещества называется количество вещества, прохо­ дящее через данное сечение канала в единицу времени. Массо­ вый расход определяется в кг/с, а объемный расход в м3/с. При­ боры, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти при­ боры могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами со счетчиком. Такие расходомеры позволяют измерять расход и количество вещества.

Глава X V I

Измерители количества твердых

исыпучих материалов

Вхимических производствах приходится измерять количе­ ство (массу) твердых сыпучих материалов, начиная от крупно­ кусковых и кончая тонкодисперсными порошками. Наиболее точным способом измерения количества твердых сыпучих мате­ риалов является их взвешивание. По назначению весы можно

разделить на пять основных групп:

метрологические; 5 — для специаль­ ных измерений.

В промышленных условиях при­ меняются в основном весы общего назначения (настольные, платфор­ менные) и технологические. По прин­ ципу действия технологические весы делятся на порционные (периодиче­ ские) и непрерывного взвешивания. Порционные весы нашли широкое применение в автоматических пор­ ционных дозаторах, а весы для не-

прерывного взвешивания — в автоматических весовых дозаторах непрерывного действия.

Разнообразные типы весов в зависимости от способа уравно­ вешивания разделяются на коромысловые, квадрантные, пружин­ ные, комбинированные и весы с преобразованием силы в элек­ трический и пневматический сигналы (тензометрические и пневма­ тические).

Коромысловые весы представляют собой рычаг (или систему рычагов), установленный на призменной опоре. На рычаге распо­ ложен передвижной груз (рис. 107). На левое плечо рычага I воздействует нагрузка Р, которая уравновешивается грузом Q

162

на правом плече рычага lv Условие равновесия рычага выражается уравнением

P I — Ql\-

Об измеряемой нагрузке судят по расстоянию 1г при постоян­

откуда

Р — Q -у- sin ф.

Пружинные уравновешивающие устройства находят приме­ нение в весовых механизмах, не требующих высокой точности.

Весовые устройства с преобразованием силы в электрический и пневматический сигналы (тензометрические, пневматические) обеспечивают возможность дистанционного контроля и изменения задания и находят применение в системах автоматического непре­ рывного и порционного дозирования.

§ 47, Автоматические порционные весы

Отечественная промышленность выпускает автоматические порционные весы нескольких конструкций. На рис. 110 показана принципиальная схема автоматических весов с опрокидывающимся

ковшом.

К одному концу равноплечего двойного коромысла 1 (вторая часть коромысла на схеме не показана) на подвеске 3 прикреплен ковш 4, а к другому — гиредержатель 5 с гирями. При пустом ковше центр тяжести 5 благодаря противовесу 6 на задней стенке ковша находится с правой стороны точки подвеса; ковш стремится повернуться вокруг точки подвеса по часовой стрелке, чему пре­ пятствует упор 7. У наполненного ковша центр тяжести переме­ щается в положение S ±, влево от точки подвеса. Вращению напол­

ненного ковша препятствует призма 8,

плена скоба 14, которая ограничивает ход ковша благодаря непо­ движному упору 15. По мере опорожнения ковша гиредержатель с гирями опускается, а ковш поднимается. После полного осво­ бождения от содержимого ковш, в связи с перемещением центра тяжести вправо от точки подвеса, поворачиваясь по часовой стрелке, возвращается в первоначальное положение. При повора­ чивании ковш открывает заслонку 11 и снова начинает напол­ няться. Основная погрешность таких весов от ±0,5 до ±1%.

Такие весы имеют разные объемы ковша. Ударные нагрузки работающих весов с опрокидывающимся ковшом вынуждают прибегать к массивным фундаментам.

На рис. 111 показана принципиальная схема автоматических ковшовых весов с открывающимся дном. Эти весы также построены по принципу равноплечих коромысловых весов.

Весы с открывающимся дном отличаются от показанных на рис. ПО устройством ковша 1. В закрытом положении откидное

164

дно 2 ковша удерживается курком 4, находящимся в зацеплении с укрепленной на стенке ковша собачкой 5. Сила тяжести мате­ риала, поступающего в ковш, заставляет последний опускаться. С наступлением равновесия собачка 5 встречается с неподвижным упором 6, находящимся на станине весов, и поворачивается против часовой стрелки, освобождая курок, а вместе с ним и дно ковша. Под давлением взвешиваемого материала дно открывается и ковш опоражнивается. После опорожнения ковша дно под действием противовеса 3 закрывается.

Весы с открывающимся дном ковша работают значительно спокойнее (в отно­ шении ударных нагрузок), чем весы с опрокидывающимся ковшом.

Производительность автоматических порционных весов подсчитывается по уравнению

Рабочий цикл весов тв складывается из цикла работы пита­ теля тп и цикла работы исполнительных, разгружающих и других механизмов автоматики тм, т. е.

тв = + V

Отсюда следует, что цикл весов тв > тп и, наоборот, Qn < QB. Подставляя значения тв в формулу (112), получим выражение

для производительности питателя:

« " = « ■ ( ' + - Ь ) -

1 6 5

Следовательно, производительность питателя должна быть больше заданной производительности автоматических порционных весов на величину отношения цикла работы исполнительных механизмов к циклу работы питателя.

§ 48« Автоматические конвейерные весы

Эти весы регистрируют суммарную массу сыпучего материала, перемещенную транспортером, и показывают мгновенную произ­ водительность.

Принципиальная схема автоматических конвейерных весов (ЛТМ) показана на рис. 112. Весы встраиваются в стационарный

ленточный транспортер. Платформа весов несет на себе две весо­ вые роликовые опоры и является участком транспортера.

Весы работают следующим образом. Материал, находящийся на ленте конвейера, воздействует на две весовые роликовые опоры, закрепленные на грузоприемной платформе 1. Через рычаги 2 и 4 это усилие передается на грузоприемное плечо квадранта 5, который при помощи поводка 7 шарнирно соединен с роликом 8 каретки интегратора. Ролик образует фрикционную пару с дис­ ком 9. Диски интегратора вращаются через соответствующую

166

передачу приводным роликом 3, который прижимается к холостой ветви ленты конвейера, получая от нее вращение. Таким образом, угловая скорость'диска 9 интегратора всегда соответствует линей­ ной скорости ленты конвейера. Каждое отклонение квадранта вследствие увеличения нагрузки на платформу 1 вызывает поворот ролика 8 в плоскости чертежа, что приводит к появлению неко­ торого угла между окружными скоростями диска 9 и ролика 8. При этом появляется сила, стремящаяся переместить ролик дальше от центра диска 9. Перемещение это возможно лишь вместе с кареткой 13, катящейся по неподвижному рельсу. Перемещение будет происходить до совмещения направлений окружных скоро­ стей ролика и диска в новом положении, т. е. на другом расстоянии от центра диска 9.

Отклонение квадранта 5 при уменьшении полезной нагрузки вызовет обратный процесс. Следовательно, каждому положению квадранта 5, определяющему величину погонной нагрузки на ленте, соответствует определенное расстояние фрикционной точки ролика 8 от центра диска 9\ тогда угловая скорость ролика про­ порциональна искомой массе материала. Угловые скорости диска 9

иролика 8 суммируются зубчатым дифференциалом 10. Резуль­ тирующая скорость ведомого вала дифференциала обусловливает вращение первого диска счетчика 14, показывающего массу про­ шедшего материала. Тарирование весов производится изменением массы накладных грузов 6.

Весы снабжены указателем производительности конвейера, показывающим положение каретки 13 относительно неподвижного рельса, а следовательно, и величину производительности в каждый момент времени при неизменной скорости конвейера. Кроме того, весы снабжаются электрическим сигнальным устройством, фиксирующим перегрузку и недогрузку ленты конвейера в про­ цессе его работы. Сигнальное устройство состоит из конечного 11

ипутевого 12 переключателей, срабатывающих при передвижении каретки 13 по неподвижному рельсу. Конечный переключатель включает сигнальное устройство при достижении наибольшей допустимой погонной нагрузки на ленте конвейера. Путевой переключатель включает сигнальное устройство, если весы рабо­ тают с погонными нагрузками ниже допустимых. Перегрузка

ленты (превышение наибольшей допустимой погонной нагрузки) счетчиком не учитывается.

Весы могут изготовляться со вторичными приборами, обеспе­ чивающими дистанционную передачу показаний весов.

Масса прошедшего через конвейерные весы материала в общем случае выражается зависимостью

ь

М — j / (х) dx,

167

где / (х) — функция, характеризующая изменение погонной на­ грузки вдоль ленты конвейера;

х — координата, определяющая длину ленты конвейера, прошедшей через весы;

а— предел интегрирования, характеризующий начало отсчета длины ленты, прошедшей через весы (начало

взвешивания);

b — предел интегрирования, характеризующий конечную длину ленты, прошедшей через весы (конец взвеши­ вания).

Геометрической интерпретацией массы материала является площадь криволинейной трапеции, ограниченной снизу осью х,

Основная погрешность весов ± 1%. Скорость ленты тран­ спортера достигает 2,5 м/с; ширина ленты транспортера 400— 2000 мм, погонная нагрузка па ленту транспортера 6—500 кг/м.

§ 49, Автоматические весовые дозаторы непрерывного действия

Автоматические весовые дозаторы непрерывного действия пред­ назначены для стабилизации отдельных потоков или соотноше­ ния между потоками сыпучих продуктов, поступающих в техно­ логические аппараты.

Наиболее часто - применяются автоматические ленточные весовые Дозаторы непрерывного действия для стабилизации от­ дельного потока. Производительность их составляет от нескольких килограммов до нескольких тысяч килограммов сыпучего мате­ риала в час. В процессе работы дозаторы непрерывно взвешивают движущийся материал и по результату взвешивания непрерывно регулируют интенсивность потока.

органа, изменяющего подачу материала на ленте дозатора; в этих дозаторах роль регулятора выполняет весовой чувствительный элемент (дозаторы с регулятором прямого действия);

2) с электрической или пневматической связью с посторонним источником энергии, обеспечивающим автоматическое изменение подачи материала питателя соответственно заданной произво­ дительности (дозаторы с регулятором непрямого действия).

168

На рис. 113 показаны принципиальные схемы наиболее ти­ пичных, автоматических весовых дозаторов с механическим регу­ лированием подачи материала. В этих автоматических весовых дозаторах транспортер является частью коромысла весов; нахо­ дящийся на транспортере материал уравновешивается грузом. У весовых дозаторов, показанных на рис. 113, а, на раме устана­ вливается ленточный транспортер 1. Ведущий барабан транспор­ тера приводится во вращение через редуктор от электродвигателя, установленного на передвижной плите. Масса материала, нахо­ дящегося на транспортерной ленте, уравновешивается пере­ мещающимся грузом 2. Предназначенный для взвешивания мате-

Рис. 113. Принципиальная схема автоматических весо­ вых дозаторов непрерывного взвешивания с механическим

риал поступает из бункера в воронку 5, а оттуда непосредственно на ленту транспортера. С целью предохранения транспортера от давления материала, находящегося в бункере, под лентой тран­ спортера устанавливается несколько опорных роликов.

На движущуюся ленту из воронки подается материал, толщина слоя которого зависит от положения затвора 3. Ыри изменении массы материала, находящегося на транспортере, последний наклоняется вниз или вверх. Затвор 3, сидящий на рычаге, шар­ нирно связа с коромыслом весов. Коромысло сидит на оси вра­ щения 4, не связанной с транспортером. Затвор 3 увеличивает или уменьшает сечение выпускного отверстия воронки 5.

Количество материала, пропущенного весовым дозатором, определяется счетчиком, который показывает числе погонных метров, пройденных лентой.

На рис. 113,6 показана принципиальная схема весового доза­ тора непрерывного действия другой конструкции. В этом дозаторе платформа весов укреплена на раме шарнирно. Когда на кон­ трольном участке 2 транспортера окажется излишек материала, правый конец коромысла 1 опустится, закрепленная на нем заслонка прикроет отверстие воронки питателя и подача материала будет уменьшена до наступления равновесия. Конструкция этих

169