3.1.2 Расчет параметров импульсной последовательности

При импульсной подаче максимальная нагрузка (максимальное количество частиц, проходящих одномоментно через сечение транспортного ствола) достигается при . Амплитуду импульсов расхода можно определить по переходным характеристикам объектов управления. В частности, для инерционного объекта первого порядка из уравнения (5):

,кг/с.

(13)

Зная амплитуду мгновенного расхода, можно рассчитать минимальную площадь сечения транспортного ствола:

, м2,

(14)

Диаметр транспортного ствола

(15)

Необходимый для транспортирования расход воздуха :

, кг/с.

(16)

Длительность выдачи дозы можно определить как время, необходимое для достижения параметром объекта значения . Это время () определяется из уравнения

(17)

Значения и подставляют в (17) в относительных единицах.

Определим размерную величину :

.

(18)

Масса единичной дозы ; объем дозы . Однозначность решения (13) определяется тем, что максимальное быстродействие по реакции объекта на выдачу последовательной серии доз с максимальной частотой достигается в том случае, если заполнение камеры питателя и выдача последующей дозы происходят сразу же после достижения параметром Х максимального значения .

Для объекта, динамика которого аппроксимирована интегрирующим звеном, значение также определяется по формуле (13). Длительность выдачи дозы можно определить по переходной характеристике интегрирующего звена:

.

(19)

Величина мгновенного расхода рассчитывается по (18)

Далее, если это необходимо, следует скорректировать величину проходного сечения транспортного ствола в в сторону увеличения.

Минимальная длительность релаксационного промежутка (т. е. длительность паузы между импульсами при максимальной частоте подачи) определяется из уравнения

, кг/с.

(20)

В число характеристик импульсной последовательности входит также величина скважности импульсов ― отношение периода повторения импульсов к их длительности φ или обратная ей величина коэффициента скважности γ.

Из формулы (20):

.

(21)

Таким образом, коэффициент скважности может быть рассчитан не только по временным, но и по расходным параметрам. Коэффициент скважности характеризует степень отличия импульсного сигнала от соответствующего ему непрерывного сигнала (в нашем случае — мгновенного расхода от заданной величины среднего расхода ). Учитывая, что на данном этапе расчета рассматривается процесс с максимальной частотой подачи доз, т. е, с минимальным временем релаксации, величина γ также должна быть минимальной.

3.1.3. Определение работоспособности питателя при загрузке

Цель раздела — определить, достаточно ли рассчитанного времени релаксации для выполнения всех операций по загрузке камеры питателя. Работа питателя в промежутке между импульсами складывается из нескольких составляющих: отключение воздушного потока , заполнение камеры материалом и нарастание расхода воздуха до начала выдачи материала после повторного включения. Соответственно, время релаксации должно быть

, с.

(22)

Эти три процесса могут в какой-то степени накладываться друг на друга, сокращая суммарную величину , тем не менее, окончательный результат следует получить «с запасом».

Время заполнения камеры определяется исходя из объема единичной дозы. Объем дозы при максимальном среднем расходе материала на выдаче:

.

(23)

Объемный расход материала при заполнении камеры:

, кг/с,

(24)

где В — коэффициент, зависящий от свойств материала;

— площадь сечения загрузочного материалопровода, м²;

R_ЗМП — гидравлический радиус отверстия загрузочного материалопровода, для

круглого отверстия .

Коэффициент В определяется по справочным данным [10, 17]. Диаметр ЗМП исходно выбирается как 1,5 . Время заполнения камеры питателя материалом:

, с.

(25)

Временные характеристики аппаратуры управления подачей воздуха определяются по данным справочника [9] или по соответствующим каталогам. Варианты некоторых технических решений для включения и отключения потока воздуха показаны на рисунке 4.

1 — вентилятор; 2 — электропривод вентилятора; 3 — электромагнитная муфта;

4 — заслонка.

Рисунок 4 — Схемы импульсного управления потоком несущего воздуха

В схеме на рисунке 4а для релейного управления расходом несущего воздуха производится включение и отключение электропривода вентилятора при подаче каждого импульса. Способ пригоден при больших длительностях выдачи доз и малой частоте подачи. В противном случае велики затраты электроэнергии при размыкании и замыкании электрических цепей. При реализации способа необходимо выбрать пусковую аппаратуру, демпфирующую экстратоки.

Во втором варианте (рисунок 4б) предусмотрено применение электромагнитной (или иной) муфты для механического прерывания связи между электродвигателем и вентилятором. Электродвигатель при этом работу не прекращает. Данный способ значительно экономичнее. Сложность составляет определение временных параметров муфты.

В третьем варианте для прекращения подачи воздуха под аэроднище применен трехходовой клапан, при помощи которого в перерывах между подачей импульсов расхода воздух отводится в атмосферу либо другим потребителям.

В общем случае время срабатывания аппаратуры управления и вентилятора составляет от единиц до нескольких десятков секунд.

Таким образом, минимальная величина периода выдачи доз составит

, с.

(26)

Максимальная частота подачи доз

, Гц.

(27)

Максимальный средний массовый расход материала

, кг/с

(28)