Проект автоматизации процесса ректификации

 

поплавок 2 имеющий форму волчка. В нижней головке имеется седло, на которое опускается поплавок при прекращении потока.

Верхняя головка снабжена ограничителем хода поплавка. Седло  и ограничитель хода не позволяют  поплавку выйти за пределы стеклянной трубки; отсчет ведут по верхней  горизонтальной плоскости поплавка.

В верхней части поплавка иногда делают косые прорези, благодаря  чему поплавок вращается вокруг вертикальной оси. При вращении поплавок центрируется внутри трубки, не соприкасаясь со стенками; его чувствительность повышается. По вращению поплавка определяют состояние прибора (отсутствие трения и засорения).

Ротаметры со стеклянной трубкой изготавливают на давление жидкости или газа не более 0,58 МПа. При  более высоких давлениях жидкости или газа, а так же для измерения  расхода пара применяют ротаметры с металлической конусной трубкой.

Ротаметры имеют следующие  недостатки: невозможность регистрации  показаний и передачи их на расстояние, недостаточная четкость шкал приборов.

 

 

Рисунок 3.2 – Ротаметр со стеклянной конусной трубкой.

 

1. Определяем диаметр D₁₀ трубки ротаметра в месте деления шкалы для максимального расхода [Q]:

 

D₁₀ = D₀ + l₁₀ × k; (3.3)

 

 

2. Определяем высоту  поднятия поплавка над сечением  трубки, диаметр которого равен  диаметру миделя d поплавка:

 

(3.4) 

где: h₀ – расстояние от нулевого сечения диаметром D₀ до сечения диаметром d (высота нулевой отметки):

 

h_i = h₀ + l_i; (3.5)

 

l_i = Δl × i (3.6)

 

h₀ = 0,07 + 0 = 0,07 м;

h₁ = 0,07 + 0,025 = 0,095 м;

h₂ = 0,07 + 0,025 × 2 = 0,12 м;

h₃ = 0,07 + 0,025 × 3 = 0,145 м;

h₄ = 0,07 + 0,025 × 4 = 0,17 м;

h₅ = 0,07 + 0,025 × 5 = 0,195 м;

h₆ = 0,07 + 0,025 × 6 = 0,22 м;

h₇ = 0,07 + 0,025 × 7 = 0,245 м;

h₈ = 0,07 + 0,025 × 8 = 0,27 м;

h₉ = 0,07 + 0,025 × 9 = 0,295 м;

h₁₀ = 0,07 + 0,025 × 10 = 0,32 м.

 

3. Вычисляем безразмерные  параметры а_i для отметок шкалы:

 

а_i = h_i / d; (3.7)

 

а₀ = 0,07 / 0,164 = 4,3;

а₁ = 0,095 / 0,164 = 5,8;

а₂ = 0,12 / 0,164 = 7,3;

а₃ = 0,145 / 0,164 = 8,5;

а₄ = 0,17 / 0,164 = 10,4;

а₅ = 0,195 / 0,164 = 11,9;

а₆ = 0,22 / 0,164 = 13,4;

а₇ = 0,24 / 0,164 = 14,6;

а₈ = 0,27 / 0,164 = 16,5;

а₉ = 0,295 / 0,164 = 18;

а₁₀ = 0,32 / 0,164 = 19,5.

 

4. Определяем вес поплавка  в измеряемой среде:

 

G = G₀ – V × ρ × g; (3.8)

 

G = 0,191 – (3,075 × 10^-6 × 0, 988 × 9,8) = 0,19097 H.

 

где: ρ,кг/м³ [Свойства газов и жидкостей. – М. Химия, 1971].

 

5. Определяем значение  безразмерной величины v²ρ/G и ее десятичного логарифма:

 

(3.9)

Получим:

 

(3.10)

 

(3.11)

 

6. Определим значение безразмерной величины lg(Q/vd), где Q – объемный расход.

 

Для определения этой величины воспользуемся графиком на рисунок 3. Для нахождения промежуточных значений a_i, воспользуемся формулой нелинейной интерпритации:

 

(3.12) 

 

где: - расстояние от нижней кривой до искомой точки;

m = h / d – значение нижней кривой;

n = h  / d – значение верхней кривой;

b – расстояние между верхней и нижней кривой.

 

Получим:

 

Таблица 4. – Определение  значений безразмерной величины

 

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
X	0,065	0,122	0,031	0,046	0,029	0,036	0,012	0,018	0,010	0,000	0,005
	1,295	1,572	1,751	1,866	2,009	2,086	2,162	2,218	2,290	2,340	2,375

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все полученные данные сведем в таблицу 5.

 

Таблица 5 – Расчетные  данные.

 

li	ai	lg×(v^2×p/G)	lg×(Q/v×d)	Q/v×d×10^3	v×d	Q'	Qм^3/с	Q л/ч
0	4,3		1,295	19,716		0,000178	1,776447	639,5211
0,025	5,8		1,572	37,334		0,000336	3,363883	1210,998
0,05	7,3		1,751	56,419		0,000508	5,083455	1830,044
0,075	8,5		1,866	73,506		0,000662	6,623031	2384,291
0,1	10,4	-5,796	2,009	102,048	9,01E-06	0,000919	9,194708	3310,095
0,125	11,9		2,086	121,942		0,001099	10,98716	3955,378
0,15	13,4		2,162	145,301		0,001309	13,09184	4713,061
0,175	14,6		2,218	165,290		0,001489	14,89291	5361,449
0,2	16,5		2,29	195,053		0,001757	17,57454	6326,835
0,225	18		2,34	218,776		0,001971	19,71208	7096,35
0,25	19,5		2,375	237,172		0,002137	21,36961	7693,06

 

7. Построим градировочный  график в виде зависимости Q(л / ч) = f(l_i), который изображен на рисунке 3.4

 

 

Рисунок 3.4 – График зависимости Q(л / ч) = f(l_i).

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Выполним чертеж  поплавка и трубки ротаметра:

 

Рисунок 3.5 – Чертеж поплавка ротаметра.

Рисунок 3.6 – Чертеж трубки ротаметра

 

Чертеж трубки ротаметра в  сборе представлен на рисунке  3.6

 

Рисунок 3.6 – Ротаметр в сборе

 

 

9. Расчет геометрических  размеров поплавка:

 

Найдем вес поплавка по формуле:

 

                                   (3.13) 

.

 

Найдем объем высверловки  в м³:

 

                                              Δ 

                                                  (3.14)

 

=5,953×10^-7 м³.

 

Найдем диаметр высверловки  м³:

 

d₀ = 0,5 × d  (3.15)

 

d₀ = 0,5 × 0,0164 = 0,0082 м³.

 

Определим глубину высверловки  и длину поплавка:

 

(3.16) 

 

.

 

3.1 Расчет потенциометра.

 

Задано:

Шкала прибора	от 0 до 400 ͦ С
Градуировка термоэлектрического  термометра	ТМК(Т)
Расчетное значение температуры  свободных  концов термометра	t0 = 0 ͦ С
Возможное значение температуры  свободных  концов термометра	t’0 = 35 ͦ С
Начальное значение шкалы	E(tн, t0) = 0 мВ
Конечное значение шкалы	E(tк, t0) = 20,872 мВ
Диапазон измерений	Ед = 20,872 Ом
Нормированное номинальное  значение реохорда	Рн.р = 90 Ом
Нерабочие участки реохорда	2λ = 0,05
Нормированное номинальное  значение падения напряжения на резисторе Rк	Uк = 1019 мВ
Выходное напряжение ИПС-148П	Uи.п. = 5 В
Номинальное значение силы тока в цепи ИПС-148П	Rи.п. = 1000 Ом
Сопротивление нагрузки ИПС-148П	I0 = 5 мА
Номинальное значение силы тока в верхней ветви  измерительной схемы прибора	I1 = 3 мА
Номинальное значение силы тока в нижней ветви  измерительной схемы  прибора	I2 = 2 мА
Температурный коэффициент  электрического сопротивления меди	α = 4,25 × 10-3 К-1

 

Рисунок 3.7 – Принципиальная компенсационная измерительная схема потенциометра.

 

1. Определим R_п:

 

                                              (3.17)

 

где - нормированное сопротивление реохорда;

- диапазон измерения прибора;

- номинальное значение силы  тока в верхней ветви измерительной  схемы прибора.

 

Ом.

 

Принимаем    R_п = 8,0 0,05 Ом    и     r_п = 0,6 Ом.

 

2.Определим приведенное  сопротивление расхода R_пр:

 

                                           

Ом;                               (3.18)

 

 Ом.

 

Произведем проверку правильности определения R_пр:

 

          (3.19)

 

3. Определим сопротивление контрольного резистора R_к:

 

(3.20) 

 Ом;

 

Принимаем сопротивление  контрольного резистора R_к = 509,5 0,2 Ом.

 

4. Определим сопротивление  резистора R₆:

 

                                       

Ом;                 (3.21)

 

 Ом;

 

Принимаем значение сопротивления  резистора   R_б = 333 0,5 Ом.

 

5. Найдем сопротивление  медного резистора R_м:

 

              (3.22)

 

где:                       ;

 

 

 

Принимаем значение сопротивления медного резистора Ом.

6. Определим значение  сопротивления резистора R_н по формуле:

 

                          

Ом;                (3.23)

 

 Ом;

 

Принимаем Ом   и  r_H=0,7Ом.

 

7. Определим значение R_bd:

 

(3.24) 

 Ом.

 

8. Определим R_I по формуле:

 

                                                  

                                (3.25)

 

 Ом;

 

Принимаем   R₁=800Ом,    R₁ˊ=750±1Ом и   R₁ˊˊ=50±5 Ом.

 

9. Определим изменения показания  потенциометра для конечного значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от до по формуле: