Методичні вказівки

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до самостійної роботи при виконанні курсового проекту

за курсом

«Технологічні виміри та прилади»

(для студентів спеціальності 6. 092500 заочної форми навчання)

(автор асист. Алексєєва М. В.)

Підписано до друку Затверджено на засіданні

__________ 2003 кафедри АУТП ПЕК

Технічний редактор Протокол № від 2003

ВПЦ «Ладо» _______________ Зав. каф. _______ В.Д. Ірклієвський

(підпис) (підпис)

Автор _____________________

(підпис)

КАФЕДРА АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ паливно - енергетичного КОМПЛЕКСУ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до самостійної роботи при виконанні курсового проекту

за курсом

«Технологічні виміри та прилади»

(для студентів спеціальності 6. 092500 заочної форми навчання)

Затверджено

на засіданні кафедри АУТП ПЕК

Протокол № від 2003

Рекомендовано

методичною радою ДГМІ

Протокол № від 2003

Алчевськ, 2003

УДК: 621. 1.016.4:53.08

Методичні вказівки до самостійної роботи при виконанні курсового проекту за курсом «Технологічні виміри та прилади» (для студентів спеціальності 6. 092500 заочної форми навчання) / Укл. М.В. Алексєєва. –

Алчевськ: ДГМІ, 2003. - с.

Позначена мета курсового проектування, докладно викладений порядок виконання курсового проекту; розглянуті питання послідовності розрахунків технологічних приладів для виміру заданих параметрів: витрати й температури; наведені докладні роз'яснення до виконання креслярської частини курсового проекту.

Укладачі: М.В. Алексєєва, асист.

Відповідальний за випуск В.Д. Ірклієвський, проф.

Відповідальний редактор Д.В. Кобець, доц..

ЗМІСТ

1 Мета курсового проектування

2 Завдання на курсове проектування

3 Зміст курсового проекту

4 Послідовність роботи над проектом і контроль за його виконанням

5 Методичні вказівки по оформленню й виконанню курсового проекту

5.1 Титульний лист

5.2 Зміст

5.3 Введення

5.4 Розділ “ Характеристика технологічного об'єкта”

5.5 Розділ “ Вибір і обґрунтування засобів вимірів параметрів технологічного об’єкту” 5.6 Розділ “Розрахункова частина”

5.6.1 Розрахунок пристрою, що звужує

5.6.2 Розрахунок вимірювальної схеми другорядного приладу

5.7 Заключення

5.8 Перелік посилань

Перелік посилань

Додаток А Зразок оформлення титульного листа

Додаток Б Зразок оформлення змісту

Додаток В Програма розрахунку вимірювальної схеми автоматичного потенціометра

Додаток Г Програма розрахунку вимірювальної схеми автоматичного

урівноваженого моста

Додаток Д Приклад виконання розрахункової частини курсового

проекту (на російській мові)

1 Мета КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ

Мета курсового проектування - навчити студентів методиці проектування технологічних засобів виміру параметрів технологічних об'єктів; привити навички самостійної роботи в умовах розробки конкретних видів приладів для виміру заданих параметрів.

Курсове проектування грає велику роль у розвитку самостійної роботи студентів, сприяє закріпленню теоретичних знань, засвоєнню методів конструювання. Виконуючи курсовий проект, студент повинний практично засвоїти правила оформлення проектної документації, одержати навички роботи зі спеціальною літературою, проектними матеріалами, каталогами та довідниками. Курсове проектування допомагає студенту підготуватися до виконання великої складної інженерної задачі - дипломному проектуванню й сприяє:

- у поглибленні, збагаченні та закріпленні знань, отриманих студентами за час навчання дисципліни «Технологічні виміри та прилади»;

- у розвитку навичок роботи зі спеціальною технічною й довідковою літературою, технічно та літературно письмового викладу матеріалу;

- привити навички виробництва розрахунків;

- вихованню почуття відповідальності за виконану роботу, прийняті рішення й уміння їх захищати.

2 ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ

Керівник курсового проектування видає індивідуальне завдання на проектування кожному студенту. У індивідуальному завданні вказуються ті необхідні параметри технологічних об'єктів, для яких розраховуються засоби виміру.

3 Зміст КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Курсовий проект складається з пояснювальної записки обсягом 25 - 30 листів і графічної частини.

Графічні документи, які треба розробити:

Лист 1 Загальний вимірювального пристрою, що звужує

Лист 1 Загальний вид термоперетворювача

Пояснювальна записка (П3) містить у собі:

- титульний лист 1 с;

- завдання на курсовий проект 1 с;

- зміст 1 с;

- введення 1 - 2 с;

- основну частину 15 - 20 с;

- заключення 1 с;

- перелік посилань 1 с.

Основна частина ПЗ повинна включати такі поділи:

- стислу характеристику технологічного об'єкта 1 -2 с;

- вибір і обґрунтування засобів виміру параметрів технологічного

об'єкта 2 - 3 с;

- докладний розрахунок засобів виміру для заданих параметрів технологічних об'єктів (із указівкою всіх літературних джерел, рисунків, схем, таблиць).

4 ПОСЛІДОВНІСТЬ РОБОТИ НАД ПРОЕКТОМ

та КОНТРОЛЬ ЗА ЙОГО ВИКОНАННЯМ

Робота над курсовим проектом починається з перших тижнів семестру та завершується за тиждень до закінчення. Відповідальним за курсовий проект є викладач, що видає завдання. На першому тижні семестру головний викладач видає кожному студенту індивідуальне завдання на виконання проекту.

У процесі виконання курсового проекту керівник проводить консультації для докладного роз'яснення питань, що виникають у процесі виконання у студентів.

По завершенню проекту студент підписує його та надає керівнику на перевірку. У тому випадку, якщо виконаний курсовий проект задовольняє усім вимогам, запропонованою керівником, студент припускається до захисту.

На захисті курсового проекту студент робить коротке повідомлення за темою й відповідає на всі поставлені питання членами комісії.

Курсовий проект оцінюється по стобальній системі в залежності від рівня його виконання й відповіді при захисті.

5 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ОФОРМЛЕННЮ та

ВИКОНАННЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Пояснювальна записка курсового проекту повинна бути оформлена відповідно до вимог ДСТУ - 3008 - 95. Текстова частина ПЗ виконується на окремих листах білого паперу формату А4 (210 х 297) через 6,5 мм висотою букв і цифр не менше 1,8 мм с дотриманням полів: праве - 1 см, ліве - 2 см, верхнє - 2 см, нижнє - 2 см. Пояснювальна записка виконується в рукописному варіанті або використовується комп'ютерний набір. Всі графічні елементи, а також таблиці треба креслити олівцем або чорною тушшю з обов'язковим дотриманням вимог ДСТУ.

Графічну частину курсового проекту складають два листи, виконаних на форматі А2. Листи виконуються олівцем або чорною тушшю. Кожен лист повинен мати рамку. При кресленні рамки повинні дотримуватися поля: ліве - 20 мм, праве, нижнє і верхнє - 5 мм. На кожному листі в правом нижньому куті розташовують штамп з основним написом. Лист рахується завершеним, якщо на нього нанесені всі необхідні розміри, починаючи з габаритних. Графічна частина повинна бути виконана з обов'язковим дотриманням правил ЄСКД для конструкторської документації.

5.1 Титульний лист

Титульний лист оформляється відповідно з установленою формою, загальною для всіх курсових проектів. Зразок оформлення титульного листа наведений у Додатку А.

5.2 Зміст

Зміст включає номера й найменування розділів і підрозділів ПЗ із указівкою сторінок, на яких вони починаються. Зміст включають у загальну кількість сторінок ПЗ. Приклад змісту ПЗ курсового проекту наведений у Додатку Б.

5.3 Введення

У введенні повинна бути відбита актуальність курсового проектування за даною дисципліною; відбитий сучасний стан справ в галузі технологічних вимірів і приладів; сформульована ціль курсового проектування; визначені задачі, що необхідно вирішити при досягненні поставленого завдання.

5.4 Розділ «Характеристика технологічного об'єкта»

У наданому розділі повинні бути зазначені:

- стислий опис технологічного об'єкта;

- основні конструктивні й технологічні характеристики об'єкта;

- дії оператора по дистанційному управлінню технологічним процесом із указівкою місць розміщення регулюючих органів;

- номінальні значення основних контрольованих параметрів;

- статичні характеристики об'єкта.

5.5 Розділ «Вибір і обґрунтування засобів вимірів параметрів

технологічного об’єкту»

У вищенаведеному підрозділі приводиться обґрунтування вибору засобів виміру й сигналізації з урахуванням параметрів контрольованого середовища: температури, тиску, вологості, складу, запиленості, електричних властивостей. При виборі приладів необхідно враховувати вимоги точності, надійності, швидкодії й умов експлуатації. По можливості варто застосовувати однотипні прилади, що значно полегшує обслуговування, експлуатацію та компонування їх на щитах. У разі потреби дається обґрунтування використання в проекті нестандартних приладів.

5.6 Розділ «Розрахункова частина»

У наведеному розділі наводяться результати розрахунків пристрою, що звужує, а також вимірювальної схеми приладу для контролю температури.

Роздивимося докладно дані підрозділи.

5.6.1 Розрахунок пристрою, що звужує

Даний підрозділ містить методику й результати розрахунку стандартного пристрою, що звужує. У якості стандартного пристрою, що звужує, у курсовому проекті студентам рекомендується вибрати та розрахувати стандартну діафрагму. При розрахунку діафрагми необхідно користуватися методикою, викладеною в довідковій літературі [ 2 ]. Методика розрахунку пристроїв, що звужують, заснована на Правилах 28 - 94.

Призводимо методику розрахунку стандартного пристрою, що звужує – діафрагми, для виміру витрати газоподібної речовини.

Всякий розрахунок починається з листа вихідних даних.

Лист вихідних даних

Загальні дані

Об'єкт виміру - (за завданням)

Середній барометричний тиск місцевості

Р_б = Па.

Вказівка Середній барометричний тиск місцевості вибирається з інтервалу

Р_б = 100 000 ÷ 101 325 Па.

Трубопровід

Внутрішній діаметр

,

де Q_max - максимальна витрата речовини в робочих умовах, м³/ч;

υ - швидкість речовини в трубопроводі, м/с.

Вказівка Швидкість речовини в трубопроводі вибирають по таблиці 11[ 2 ].

Знайдений за формулою розмір діаметра округляють до найближчого стандартного значення: 50; 70; 80; 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 300; 400; 450; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 2000; 2400; 3000; 3400; 4000 мм.

Матеріал

Вказівка У якості матеріалів для трубопроводу можна застосовувати такі:

- для холодного повітря можна застосовувати Ст 3, сталь 20, 12Х13;

- для мазуту - сталь 20;

- для води, газу, пару, гарячого повітря - 12Х18Н9Т.

Середовище, що вимірюється

Найменування - (за завданням)

Годинна витрата:

- максимальна об'ємна Q_max - (за завданням);

- середня об'ємна Q_ср

Q_ср ≈ (1/2 ÷ 2/3) Q_max;

- мінімальна об'ємна Q_min

Q_min ≈ (1/4 ÷ 1/3) Q_max.

Середня температура

t = ^о С. (за завданням).

Середній надлишковий тиск

Р_н = Па.

Вказівка Середньо надлишковий тиск вибирається по таблиці 11 [ 2 ] для заданого виду речовини.

Припустима втрата тиску

= Па.

- при вимірі витрати рідини, пари та стиснутого газу

= 10 ÷ 100 або ≈ (0,05 ÷ 0, 10) Р_н;

- при вимірі витрати газу низького тиску

= 0,5 ÷ 2 або ≈ (0,2 ÷ 0, 4) Р_н.

Для газів: середній хімічний склад, % (об’емн.); відносна вологість φ (при температурі й тиску).

Вказівка Відносна вологість газів φ: природного - 0; повітря - 60-80 %; технічного кисню, доменного, коксового, змішаного газів - 100 %.

Для рідин (крім води): щільність у нормальних умовах (+ 20 ^о С та 101 325 Па) ρ, кг/м³; грузькість (при температурі й тиску).

Після заповнення листа вихідних даних приступити безпосередньо до розрахунку.

У методичних вказівках наводимо послідовність розрахунку діафрагми для об'ємної витрати газів, приведеного до нормального стана, Q_max, м³/ч.

Дані для розрахунку

Пристрій, що звужує

Тип -

Вказівка При виборі типу діафрагми варто брати до уваги: якщо розрахункове значення D₂₀ < 500 мм, то встановлюють камерну діафрагму; якщо ж розрахункове значення D₂₀ > 500 мм, то встановлюють безкамерну діафрагму. Більш докладно ознайомитися з рекомендаціями на вибір типу діафрагм можна з джерела [3].

Матеріал -

Вказівка В якості матеріалу пристрою, що звужує, можна застосовувати:

- для холодного повітря можна застосовувати Ст 3, сталь 20, 12Х13;

- для мазуту - сталь 20;

- для води, газу, пари, гарячого повітря - 12Х18Н9Т.

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Вказівка В інтервалі температур від - 20 до + 60 ^о С коефіцієнт k_t = 1.

В інтервалі від 20 до 600 ^о С: для сталі 20 α _t = 1, 38 ∙ 10^-5 К^-1 ;

для сталі 1Х18Н9Т α _t = 1, 74 ∙ 10^-5 К^-1.

Трубопровід

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Вказівка В інтервалі температур від - 20 до + 60 ^о С коефіцієнт k_t = 1.

У інтервалі від 20 до 600 ^о С: для сталі 20 α _t = 1, 38 ∙ 10^-5 К^-1 ;

для сталі 1Х18Н9Т α _t = 1, 74 ∙ 10^-5 К^-1.

Внутрішній діаметр

D = D₂₀

Середовище, що вимірюється

Назва газу - (за завданням)

Розрахункова максимальна витрата

Q _м.в. = м³/ч.

Вказівка. Розрахункова максимальна витрата є верхньою межею виміру дифманометра; вибирають її за наданою максимальною витратою як найближче значення зі стандартного ряду: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3;

8∙ 10n,

де n - будь-яке ціле число, тільки не нуль.

Квадрат відношення витрат

n = (Q _{в. ср.} / Q _м.в.)².

Середня абсолютна температура

Т = t + 273.

Середній абсолютний тиск

Р = Р_н + Р_б, Па

Розрахункова припустима втрата тиску

Р_в._т. = (Q _м.в. / Q _{в. max}.)².

Щільність сухого газу в нормальному стані

ρ_н =, кг/м³.

Вказівка. Щільність газів у нормальних умовах знаходять по таблиці 14 [2]. Щільність газових сумішей визначають за їх хімічним складом:

ρ_н = а₁· ρ_н1 + а₂· ρ_н2 + … + а_n· ρ_нn,

де а₁, а₂,..а_n - об'ємні частки компонентів;

ρ_н1, ρ _н2, ρ _нn - щільності компонентів суміші.

Максимально можливий тиск водяної пари при температурі t

Р_в._п.м. = Па.

Вказівка. Максимальний тиск водяної пари в газі знаходять по таблиці

15 [2].

Максимальна можлива щільність водяної пари при температурі t

ρ_в.п.м. = кг/м³.

Вказівка. Максимальну щільність водяної пари в газі знаходять по таблиці 15 [2].

Відносна вологість у частках одиниці φ

Вказівка. Відносну вологість φ у робочих умовах (при Т и Р) обчисляють за заданою вологістю (при ) за формулою

φ = (Р / Т ρ ^! _в.п.м.),

де визначають при .

Коефіцієнт стискальності

К =

Вказівка. Коефіцієнт стискальності знаходять по таблиці 16 [2].

Проміжний розмір для визначення ρ

z = 1,02 · 10^-5 (Р - φ ρ_в.п.м.)/ ТК.

Щільність сухої частини газу в робочому стані

ρ _с.ч. = 283, 6 ρ _н z.

Щільність вологого газу в робочому стані

ρ = ρ _с.ч. + φ ρ_в.п.м.

Показник адіабати

χ =

Вказівка. Показник адіабати в нормальних умовах дорівнює: для повітря 1,4; для кисню 1,4; метану 1,31; коксового газу 1,37; доменного газу 1,39; пари низького тиску 1,3; пари середнього тиску 1, 28.

Динамічна грузькість

μ =, Па· с.

Вказівка. Динамічну грузькість газів при нормальних умовах визначають по таблиці 20 [2]. Динамічну грузькість інших середовищ знаходять по таблицях 18 та 19 [2].

Тип обраного дифманометра - (вибрати самостійно)

Вибір перепаду тиску та модулю пристрою, що звужує

Проміжний розмір

.

Попереднє значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н ^! = Па.

Вказівка. Попереднє значення граничного перепаду тиску на дифманометрі для діафрагм Δ Р_н ^! визначають за рисунком 17 [2].

Попереднє значення модуля пристрою, що звужує

=.

Вказівка. Попереднє значення модуля пристрою, що звужує, визначають за рисунком 17 [2].

Число Рейнольдса для витрат:

- розрахункового

- середнього

Re_cp = Re (Q_{в. ср} / Q_{м. в.});

- мінімального

Re_min = Re (Q_{в. min} / Q_{.м. в.}).

- граничне значення Re_гр =

Вказівка Граничні значення числа Рейнольдса для діафрагм вибирають по таблиці 21 [2].

Висновок по числу Рейнольдса

Після знаходження по таблиці граничного значення числа Рейнольдса, порівнюють його зі значенням Re_cp. Якщо Re_cp > Re_гр, то немає необхідності вводити поправку на вплив грузькості, якщо ж Re_cp < Re_гр, то бажано змінити діаметр трубопроводу або модуль m для зменшення Re_гр.

Висновок по довжині прямих ділянок

Висновок по довжині прямих ділянок роблять згідно з п. 14 стор. 84 [2].

Остаточне значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н = Па.

Максимальний перепад в пристрої, що звужує

ΔР = Па.

Вказівка максимальний перепад в пристрої, що звужує, залежить від типу дифманометра. Для кільцевих, мембранних, дзвонових та сільфонних

Δ Р = Δ Р_н.

Для поплавкових, заповнених олією Δ Р = Δ Р_н, а для поплавкових диф- манометрів, заповнених олією, над яким знаходиться газ с ρ > 0,9 кг/м³

ΔР = (1 - (ρ / ρ_у)) Δ Р_н,

де ρ _у - щільність рідини, що врівноважує.

Відношення

ΔР_ср / Р = n Δ Р / Р.

Попереднє значення множника

Вказівка Поправочний множник έ на розширення середовища, що вимірюється, для газів і пари можна визначити за номограмою, наведеною на рисунку 18 [2].

Значення вираження

mά = 3, 13 C / ( ).

Відповідні значення: модуля

Вказівка Модуль m і коефіцієнт витрати α знаходять за розміром mα по таблиці 22 [2].

Уточнене значення

mα = mά ( / ε_ср).

Остаточні значення модуля m і поправочного множника на розширення ε_ср.

Втрата тиску в пристрої, що звужує

Р_в = Па.

Вказівка Втрату тиску на діафрагмі визначають за формулою

Р_п ≈ ΔР (1 - m) (Q _в.max / Q_м.в.)²

або знаходять за номограмою, наведеною на рисунку 18 [2].

Діаметр отвору пристрою, що звужує

- d = D m.

- d₂₀ = d / .

Перевірка розрахунку

Коефіцієнт витрати

α =

Розрахункове значення максимальної витрати

, м³/ч.

Похибка розрахунку

Вказівка Похибка розрахунку δ повинна бути не більш 0, 2 %. У противному випадку вносять виправлення в розрахунок.

Наводимо методику розрахунку діафрагми для виміру витрати пари

Лист вихідних даних

Загальні дані

Об'єкт виміру - (за завданням)

Середній барометричний тиск місцевості

Р_б = Па.

Паропровід

Внутрішній діаметр

,

Матеріал

Середовище, що вимірюється

Найменування - (за завданням)

Годинна витрата:

- максимальна масова М_max - (за завданням);

- середня масова М_ср

М_ср ≈ (1/2 ÷ 2/3) М_max;

- мінімальна масова М_min

М_min ≈ (1/4 ÷ 1/3) М_max.

Середня температура

t = ^о С. (за завданням).

Середній надлишковий тиск

Р_н = Па.

Припустима втрата тиску

= Па.

Після заповнення листа вихідних даних приступити безпосередньо до розрахунку.

Дані для розрахунку

Пристрій, що звужує

Тип -

Матеріал -

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Трубопровід

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Внутрішній діаметр

D = D₂₀

Параметри пари

Розрахункова максимальна витрата

М _м.в. = м³/ч.

Квадрат відношення витрат

n = (М _{в. ср.} / М _м.в.)².

Середня абсолютна температура

Т = t + 273.

Середній абсолютний тиск

Р = Р_н + 0,1, Па

Розрахункова припустима втрата тиску

Р_в._т. = (М _м.в. / М _{в. max}.)².

Щільність в нормальному стані

ρ_н =, кг/м³.

Показник адіабати

χ =

Динамічна грузькість

μ =, Па· с.

Тип обраного дифманометра - (вибрати самостійно)

Вибір перепаду тиску та модулю пристрою, що звужує

Проміжний розмір

.

Попереднє значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н ^! = Па.

Попереднє значення модуля пристрою, що звужує

=.

Число Рейнольдса для витрат:

- розрахункового

- середнього

Re_cp = Re (М_{в. ср} / М_{м. в.});

- мінімального

Re_min = Re (М_{в. min} / М_{.м. в.}).

- граничне значення Re_гр =

Висновок по числу Рейнольдса

Після знаходження по таблиці граничного значення числа Рейнольдса, порівнюють його зі значенням Re_cp. Якщо Re_cp > Re_гр, то немає необхідності вводити поправку на вплив грузькості, якщо ж Re_cp < Re_гр, то бажано змінити діаметр трубопроводу або модуль m для зменшення Re_гр.

Висновок по довжині прямих ділянок

Висновок по довжині прямих ділянок роблять згідно з п. 14 стор. 84 [2].

Остаточне значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н = Па.

Відношення

ΔР_ср / Р = n Δ Р / Р.

Попереднє значення множника

Значення вираження

mά = 3, 13 C / ( ).

Відповідні значення: модуля

Уточнене значення

mα = mά ( / ε_ср).

Остаточні значення модуля m і поправочного множника на розширення ε_ср.

Втрата тиску в пристрої, що звужує

Р_в = Па.

Вказівка Втрату тиску на діафрагмі визначають за формулою

Р_п ≈ ΔР (1 - m) (М _в.max / М_м.в.)²

або знаходять за номограмою, наведеною на рисунку 18 [2].

Діаметр отвору пристрою, що звужує

- d = D m.

- d₂₀ = d / .

Перевірка розрахунку

Коефіцієнт витрати

α =

Розрахункове значення максимальної витрати

, м³/ч.

Похибка розрахунку

Вказівка Похибка розрахунку δ повинна бути не більш 0, 2 %. У противному випадку вносять виправлення в розрахунок.

Наводимо методику розрахунку діафрагми для виміру витрати рідини.

Лист вихідних даних

Загальні дані

Об'єкт виміру - (за завданням)

Середній барометричний тиск місцевості

Р_б = Па.

Трубопровід

Внутрішній діаметр

,

Матеріал

Середовище, що вимірюється

Найменування - (за завданням)

Годинна витрата:

- максимальна масова М_max - (за завданням);

- середня масова М_ср

М_ср ≈ (1/2 ÷ 2/3) М_max;

- мінімальна масова М_min

М_min ≈ (1/4 ÷ 1/3) М_max.

Середня температура

t = ^о С. (за завданням).

Середній надлишковий тиск

Р_н = Па.

Припустима втрата тиску

= Па.

Після заповнення листа вихідних даних приступити безпосередньо до розрахунку.

Дані для розрахунку

Пристрій, що звужує

Тип -

Матеріал -

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Трубопровід

Поправочний коефіцієнт на теплове розширення

= 1 + α _t (t - 20).

Внутрішній діаметр

D = D₂₀

Середа, що вимірюється

Розрахункова максимальна витрата

М _м.в. = м³/ч.

Середній абсолютний тиск

Р = Р_н + 0,1, Па

Розрахункова припустима втрата тиску

Р_в._т. = (М _м.в. / М _{в. max}.)².

Щільність в робочому стані

ρ =, кг/м³.

Динамічна грузькість

μ =, Па· с.

Тип обраного дифманометра - (вибрати самостійно)

Вибір перепаду тиску та модулю пристрою, що звужує

Проміжний розмір

.

Попереднє значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н ^! = Па.

Попереднє значення модуля пристрою, що звужує

=.

Число Рейнольдса для витрат:

- розрахункового

- середнього

Re_cp = Re (М_{в. ср} / М_{м. в.});

- мінімального

Re_min = Re (М_{в. min} / М_{.м. в.}).

- граничне значення Re_гр =

Висновок по числу Рейнольдса

Після знаходження по таблиці граничного значення числа Рейнольдса,

порівнюють його зі значенням Re_cp. Якщо Re_cp > Re_гр, то немає необхідності вводити поправку на вплив грузькості, якщо ж Re_cp < Re_гр, то бажано змінити діаметр трубопроводу або модуль m для зменшення Re_гр.

Висновок по довжині прямих ділянок

Висновок по довжині прямих ділянок роблять згідно з п. 14 стор. 84 [2].

Остаточне значення граничного номінального перепаду дифманометра

ΔР_н = Па.

Значення вираження

mά = 3, 13 C / ).

Остаточне значення модуля m

Втрата тиску в пристрої, що звужує

Р_в = Па.

Вказівка Втрату тиску на діафрагмі визначають за формулою

Р_п ≈ ΔР (1 - m) (М _в.max / М_м.в.)²

або знаходять за номограмою, наведеною на рисунку 18 [2].

Діаметр отвору пристрою, що звужує

- d = D m.

- d ₂₀ = d / .

Перевірка розрахунку

Коефіцієнт витрати

α =

Розрахункове значення максимальної витрати

, м³/ч.

Похибка розрахунку

Вказівка Похибка розрахунку δ повинна бути не більш 0, 2 %. У противному випадку вносять виправлення в розрахунок.

5.6.2 Розрахунок вимірювальної схеми другорядного приладу

Для виконання даного розділу розрахункової частини необхідно ознайомитися з методиками розрахунку, викладеними в літературних джерелах [1, 2 ]. У даних методичних вказівках наведена найбільше загальна методика розрахунку вимірювальних схем, якої рекомендується користуватися при виконанні курсового проекту. З метою закріплення в студентів навичок роботи з обчислювальною технікою розрахунок вимірювальних схем приладів рекомендується робити на обчислювальній машині. У дійсних методичних вказівках наведені програми розрахунку вимірювальних схем приладів на ПЕОМ, що розташовані в Додатках В и Г.

Розрахунок вимірювальної схеми автоматичного потенціометра

Принципова електрична схема автоматичного потенціометра типу КСП наведена на рисунку 5.1.

У схемі й розрахункових формулах прийняті такі позначення:

R1 - реохорд;

R2 - шунт реохорда, що служить для підгонки опору реохорда до стандартного значення R_екв = 90, 100, 300 Ом;

R_пр - приведений опір ланцюга реохорда;

R3 - резистор для установки початку шкали приладу;

R5 - резистор для установки діапазону шкали приладу;

R4 і R6 – резистори для підгонки (R4 = R6 = 1 Ом);

R7 і R10 - резистори вимірювальної схеми;

R9 - мідний резистор, що служить для компенсації зміни температури вільних кінців термопари;

R8, R11 - резистори в ланцюзі джерела живлення;

λ - неробоча ділянка реохорда (λ = 0,02…... 0,035);

Е (t_н, t_р ) - ЕДС термопари при температурі робочого кінця t_н (початку шкали) і розрахунковій температурі вільних кінців t_р;

Е (t_к, t_р) - ЕДС термопари при температурі робочого кінця t_к (кінець шкали) і розрахунковій температурі вільних кінців t_р;

I₁ - номінальне значення сили струму верхній гілці вимірювальної схеми

(I₁ = 3 мА);

I₂ - номінальне значення сили струму в нижній гілці вимірювальної схеми

(I₂ = 2 мА);

R_вс - опір вимірювальної схеми приладу (R_вс = 1000 Ом).

Розрахунок вимірювальної схеми (ВС) необхідно робити без урахування підгінних резисторів R4 і R6.

Діапазон зміни ЕДС, що відповідає шкалі приладу

Е_п = Е (t_к, t_р) - Е (t_н, t_р) = I₁ R_пр (1 - 2 λ).(5.1)

Розміри Е (t_к, t_р) і Е (t_н, t_р) визначаються по таблицях П 4-7- 1 - П 4 -7-4 Додатки[1] у залежності від типу термоперетворювача.

Приведений опір ланцюга реохорда

(5.2)

Рисунок 5.1 - Принципова електрична схема автоматичного потенціометра

З рівнянь (5.1) та (5.2) знаходимо розмір опору резистора R5

Розмір опору резистора R10 необхідно визначити з умов, що падіння напруги на ньому дорівнює ЕДС нормального елемента

Оскільки Е_н._е. = 1,019 В, то R10 = 509,5 Ом. Якщо ВС приладу урівноважена на початку шкали (точка а), то за законом Кірхгофа

R9 · I₂ - R3 · I₁ - λ R_пр · I₁ + Е (t_н, t_р) = 0.(5.3)

При рівновазі ВС наприкінці шкали (точка б) отримуємо рівняння

R7 · I₁ + λ R_пр ·I₁ + Е (t_к, t_р ) - R10· I₂ = 0. (5.4)

З рівняння (5.3) можна розрахувати опір R3, а з рівняння (5.4) - опір R7:

R3 =

R7 =

Для визначення опору резистора R9 необхідно записати рівняння (5.3) для двох значень температури навколишнього середовища: t_p = 0 ^о С та

t_p = 20 ^оС.

При цьому вважаємо, що ток I₂ не змінюється.

R9 · I₂ - I₁ · R3 - λ I₁ · R_пр + Е (t_н, 20) = 0. (5.5)

R9 · I₂ - I₁ · R3 - λ I₁· R_пр + Е (t_н, 0) = 0. (5.6)

Відраховуючи з рівняння (5.5) рівняння (5.6), отримуємо

(5.7)

При зміні температури навколишнього середовища опір резистора R9 буде змінюватися відповідно до закону

(5.8)

де α = 4,26 х 10^-3 К^-1 - температурний коефіцієнт опору міді.

З рівнянь (5.7), (5.8) одержимо вираження для визначення опору резистора .

де t₁ = 20 ^о С,

- чутливість термопари в інтервалі температур 0…20⁰ С.

У реальних умовах прийнято вважати розмір е для діапазону температур від 0…60⁰ С, або 0…100⁰ С. Опір резистора R9 необхідно рахувати для градуйовок ХК і ХА, ПП.

Визначаємо опір вимірювальної схеми приладу щодо точок b, r:

(5.9)

Звичайно опір резистора R8 приймають рівним 750 Ом, а опір R11 визначають з урахуванням формули (5.9)

R11 = R_вс - R_br - R8.

Опори резисторів для підгонки R4 і R6, які дорівнюють 1 Ом, причому на 0,5 Ом варто зменшити опір резисторів R3 і R5, а що залишилися

0,5 Ом є додатковими. З урахуванням цього необхідно підкоректувати отримані раніше значення опорів резисторів R3 і R5

Опір резисторів ВС необхідно вважати з похибкою не більш 0,05 Ом.

Програма розрахунку ВС автоматичного потенціометра на ПЕОМ наведена в Додатку В. Прийняті в програмі позначення наведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Таблиця ідентифікаторів

Перемінна	Ім'я	Перемінна	Ім'я
Е (tk, tp)	Е1	Rекв	Р2
Е (tн, tp)	Е2	Rпр	Р3
Е(20, 0)	Е3	Rв2	Р4
λ	L

Розрахунок вимірювальної схеми автоматичного урівноваженого

моста

Принципова електрична схема автоматичного моста приведена на рисунку 5.2.

У схемі й розрахункових формулах прийняті такі позначення:

R1 - реохорд;

R2 - шунт реохорда для підгонки його опору до стандартного значення

(R_екв = 90, 100, 300 Ом);

R_пр - приведений опір ланцюга реохорда;

R3 – резистор, що встановлює початкове значення шкали приладу

(R3 = 5.5 Ом);

R5 - резистор, що обмежує діапазон шкали приладу;

R6, R4 = 1 Ом - резистори для підгонки;

R7, R9, R10 - резистори мостової схеми;

R8 - резистор для обмеження току в ланцюзі живлення;

R_л - резистор для підгонки опору сполучних дротів (R_л = 2,5 Ом);

R_т- термометр опору;

I_о - 7 х 10^-3 А - максимальний розмір струму в ланцюзі джерела живлення;

U = 6,3 V - напруга джерела живлення;

λ - неробоча ділянка реохорда (λ =0,02...0…0,035);

η – коефіцієнт, що враховує зміну струму в ланцюзі реохорда (0,95-0,97).

Розрахунок ВС автоматичного моста необхідно робити без урахування підгінних резисторів R4 і R6.

Опір резистора R7 варто визначати з умови рівності падіння напруг між точками а і в схеми при максимальному та мінімальному значеннях термометра опіру R_т і умови, що зміна току, що протікає через реохорд, не повинна перевищувати 3...…5 % (0,95-0,97).

. (5.10)

. (5.11)

І _min = η I_max. (5.12)

Спільне рішення рівнянь (5.10), (5.11), (5.12) дозволяє одержати вираження:

(5.13)

Значення R_{T max} і R_{T min} визначають по джерелу[1] (Додатки П5-2-1 - П 5-2-2), що рекомендується, у залежності від типу термоопору.

Вважаючи R_{пр 1} = 0, визначаємо R7 за формулою (5.13). З умов повної компенсації опору лінії на початку шкали приймаємо R7 = R10.

Для подальших розрахунків необхідно скласти рівняння рівноваги ВС мосту при двох значеннях R_Т:

[R_{T min} + R_л + R3 + (1-λ) R_пр] R10 = (λ R_пр + R7)(R9 + R_л). (5.14)

R_{T max} + R_л + R3 + λ R_пр] R10 = [(1- λ)R_пр + R7)](R9 + R_л). (5.15)

Відраховуючи із рівняння (5.15) рівняння (5.14), одержимо:

R_пр(R9 + R10 + R_л) - R10(R_{T max} - R_{T min}) = 0. (5.16)

Знайдемо R9 із рівняння (5.14)

(5.17)

Для визначення R_пр необхідно підставити вираження (5.17) у (5.16) та вирішити отримане квадратне рівняння

де а = R10 (2 - λ),

b = R10 [R_{T min} + R_л + R3 + R10 - λ (R_{T max} - R_{T min})],

с = (R10)² (R_{T max} - R_{T min}).

Визначив R_{пр 2} за формулою

R_{пр 2} =

варто перевірити виконання умови:

R_{пр 2} - R_{пр 1} ≤ 0,5. (5.18)

Якщо умова не виконується, то необхідно повторити розрахунок, підставивши R_{пр 2} у формулу (5.13).

Після виконання умови (5.18) варто визначити розмір опору R9 за

формулою (5.17).

Оскільки

R_пр=

то

R5 =

Опір резистора R8 визначимо з такої умови, щоб максимальний стум у ланцюзі джерела живлення не перевищував 7· 10^-3 А:

Наприкінці розрахунку необхідно перевірити розмір η:

та скорегувати опори резисторів R3 і R5:

Опір резисторів ВС необхідно вважати з похибкою не більш 0,05 Ом.

Програма розрахунку ВС автоматичного моста на ПЕОМ наведена в Додатку Г. Прийняті в програмі позначення наведені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Таблиця ідентифікаторів

Перемінна	Ім'я	Перемінна	Ім'я
RТ min	РO	λ	L
RТ max	Р1	Rекв	Р2
η	Е	Rпр1	Р3
η р	Е1	Rпр2	Р4

5.7 Заключення

У даному розділі стисло викладаються результати виконання проекту, відзначаються оригінальні моменти в процесі проектування, вибору й розрахунку засобів виміру параметрів технологічних об'єктів. Наводяться остаточно отримані результати розрахунків необхідних параметрів.

5.8 Перелік посилань

Перелік посилань включає всі літературні джерела, використовувані в процесі проектування. Бібліографічний опис у переліку посилань призводять у порядку нагадування в тексті пояснювальної записки.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1 Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Энергия, 1978. - 703 с.

2 Глинков Г.М., Маковский В.А., Лотман С.Л. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов. - М.: Металлургия, 1986. – 352 с.

3 Чистяков В.С. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. - М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

4 Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов:Справ. пособ.- М.:Энергия, 1990. –113 с.

5 Нестеренко А.Д. Справочник по наладке автоматических устройств контроля и регулирования. - К.: Наук. Думка, 1976. – 47 с.

6 Андреев А.А. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. - Л.: Машиностроение, 1973. – 112 с.

7 Приборы для измерения и регулирования температуры: Номенклатурный справочник. - М.: СНИИТЭИприборостроения, 1980.- 350 с.

8 Основы автоматизации управления производством. Учеб. пособ. для студ. техн. вузов / И. М Макаров, Н.Н. Евтихиев, Н.Д. Дмитриев. Под ред.

И.М Макарова. - М.: Высш. шк., 1983.

Додаток А

Зразок оформлення титульного листа

МІНІСТЕРСТВО освіти І НАУКИ УКРАЇНИ

Донбаський гірничо - МЕТАЛУРГІЙНИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра АУТП пек

Пояснювальна ЗАПИСКА

до курсового проекту

за курсом «Технологічні виміри та прилади»

Виконав:

студент групи...……

Прийняв:

……………………

(посада, ФІБ викладача)

Алчевськ, 2003

Додаток Б

Зразок оформлення змісту

ЗМІСТ

Введення

1 Характеристика технологічного об'єкта.

2 Вибір і обґрунтування засобів вимірів параметрів техн

Дата добавления: 2015-10-21