2.4.4 Выбор и расчет передаточной функции мешалки. Так как смешиваемая среда в ферментере кислотно-щелочная, то выбираем, что мешалка изготовлена из высокопрочной нержавеющей стали.

Наружный диаметр лопастей мешалки /7/:

D₁ = 0,7∙D_Ф=0,7·1,7 м = 1,2 м.

Высота лопасти:

h = 0,5∙D₁ = 0,6 м.

Площадь лобовой поверхности лопатки, вытесняющей жидкости в общем случае определяется выражением:

,

где b =(D₁ – D₂)/2= 0,45 м – длина (вылет) лопасти;

β = 90⁰ – угол наклона лопасти к направлению движения.

.

Окружная скорость в м/с центра тяжести лопасти:

,

где r₀ = 0,375 м – расстояние от центра тяжести лопасти до оси вращения;

n=1500 об/мин – частота вращения мешалки (берется из технических харак-

теристик двигателя мешалки).

.

Вес жидкости, вытесняемый лопастью:

,

где = 1100 кг/м³ – плотность жидкости в ферментере;

g=10 м/с² – ускорение свободного падения.

.

Неподвижная лопасть приводится во вращение с заданной частотой и, сообщив при этом скорость жидкости w₀, совершает работу равную живой силе движущейся массы жидкости:

.

При одной и той же площади лобовой поверхности F_л лопасть совершает различную работу, которая зависит от отношения b/h , поэтому действительная работа в Дж, затрачиваемая для приведения во вращение одной лопасти с частотой n об/мин находится по формуле:

.

Из проделанного выше расчета следует взять мешалку с тремя лопастями.

Вентилятор (или пропеллер) радиальный (центробежный) ВР132-30-6.3 принадлежит к классу вентиляторов с колесами барабанного типа. Он имеет максимально возможное значение коэффициента расхода и полного давления при достаточно высоком КПД. Вентилятор отличается меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с аналогами (например, В-Ц14-46 и АВДм-3,5.2-01).

Передаточная функция пропеллера запишется в виде:

. (13)

Причем коэффициент усиления:

(кг/об),

где - производительность установки, кг/с;

- частота вращения пропеллера вентилятора, об/с.

Следовательно, передаточная функция пропеллера будет иметь вид:

. (14)

2.5 Выбор и расчет передаточной функции датчика уровня

В качестве датчика уровня предлагается вибрационные датчик предельного уровня Soliphant Т FTM 260. Конструктивно датчик выполнен в форме камертона (вилки), одна из половин которого служит источником колебаний, генерируемых пьезокристаллом, а вторая - приемником. Принцип работы основан на срабатывании датчика в момент измерения амплитуды колебаний в результате соприкосновения с раствором, появляющимся между пластинами. Сигнал, генерируемый в момент срабатывания, преобразуется в управляющий сигнал. Точность срабатывания (в пределах ±5 мм по горизонтали и ±10 мм по вертикали) достигается в любых конструкциях. Soliphant может быть смонтирован на верхней или боковой поверхности емкости-смесителя.

Основные характеристики датчика уровня.

Температура рабочей среды, °C от минус 40 до плюс 150.

Давление рабочей среды, бар от минус 1 до плюс 16.

Диапазоны измерений, м 20.

Размер частиц сыпучего продукта, мм 10.

Выходной сигнал, В 19 ÷ 220.

Для данного датчика основной характеристикой по выходу является время срабатывания, которое составляет от 0,6 с до 1,4. Выберем наиболее худший – последний вариант.

Следовательно:

.

Пользуясь соотношением , определим величину постоянной времени датчика:

с.

Передаточная функция датчика данного типа рассчитывается по формуле:

, (15)

где - коэффициент усиления датчика уровня, В/м;

- постоянная времени датчика уровня, с.

Коэффициент передачи определим по статической характеристике (которая имеет вид рисунка 3):

где U – максимальное выходное напряжение, В;

h – максимальный допустимый уровень заполнения смесителя, м.

В результате получим передаточную функцию датчика уровня:

. (16)

Рисунок 3 – Статическая характеристика датчика уровня