Расчет и проектирование импульсного объемного дозатора сыпучих материалов

Расчет номинальной скорости несущего воздуха. Параметры импульсной последовательности. Определение работоспособности питателя при загрузке. Параметры загрузочного материалопровода. Выбор воздуходувного агрегата. Геометрические параметров камеры питателя.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 07.08.2013
Размер файла 915,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Подача сыпучих материалов (СМ) как управляющее воздействие на технологические объекты реализуется в целом ряде производств химической, пищевой, металлургической отраслей, в промышленности строительных материалов и др. В качестве конкретных примеров можно привести процессы сушки в кипящем слое, производства серной кислоты, производства суперфосфата, процесс каталитического крекинга, приготовление различных растворов и паст, загрузку агрегатов измельчения, загрузку классификаторов. Расход СМ может реализоваться как в непрерывном, так и в импульсном режиме, с перерывами между подачей доз. В последнем случае используется частотно- или широтно-импульсная модуляция импульсов расхода. Импульсный характер управляющего воздействия на параметры технологических объектов при постоянной амплитуде импульсов позволяет обеспечить ряд дополнительных, иногда уникальных возможностей для управления, в частности:

физическая реализация управления в виде строго регламентированных весовым или объемным методом порций (доз) материала повышает точность соответствия величины среднего расхода заданию [1];

наличие в управляющем воздействии релаксационных интервалов (пауз между импульсами) позволяет повысить качество управления объектами с чистым запаздыванием [2];

постоянная величина мгновенного расхода в пределах единичного импульса может быть стабилизирована на том значении, которое в наибольшей степени соответствует требованиям конкретных условий технологического процесса, свойствам материала и т.д. [3];

в течение времени релаксации возможно проводить технологические и технические операции, в ином случае искажающие управление, в частности, осуществлять дозагрузку взвешиваемых расходных емкостей при весовом дозировании материала [4];

при импульсном контакте веществ, участвующих в технологическом процессе, значительно возрастает интенсивность тепло- и массообмена, повышается эффективность химического взаимодействия;

параметры большинства материальных потоков при постоянной величине расхода могут быть надежно определены расчетным путем;

ряд задач оптимального управления не может быть решен в традиционном классе непрерывных траекторий, но требует импульсного управляющего воздействия [5].

Для управляемой подачи и дозирования сыпучих материалов в технологические объекты управления применяют гравитационные, механические, вибрационные, аэрационные и пневматические питатели [3].

Основные требования к характеристикам питателей и дозаторов для сыпучих материалов, выполняющим функции ИУ АСР, могут быть сведены к следующим:

управление расходом твердой фазы в заданном диапазоне;

формирование выходного расхода с заданной точностью;

минимум удельных затрат энергии на перемещение СМ;

линейность зависимости «управляющий сигнал ? выходной расход материала» («расходной» статической характеристики);

возможность расчета расходной характеристики;

возможность коррекции расходной характеристики;

максимально возможная инвариантность выходного расхода к внешним и внутренним возмущениям;

высокая надежность за счет минимальной сложности конструкции и отсутствия (или минимума) движущихся частей;

отсутствие влияния параметров внешней среды (особенно влажности) на состояние твердой фазы;

экологическая безопасность, т. е. невозможность (или минимум) попадания СМ в окружающую среду

возможность работы с пожаро-и взрывоопасными СМ.

Предъявленным требованиям в значительной степени удовлетворяют пневматические питатели, в которых СМ перемещается потоком газа, чаще всего, воздуха. Эти агрегаты могут быть реализованы без подвижных элементов, контактирующих с абразивной средой, в силу чего существенно превосходят механические питатели по надежности работы. При соответствующем выборе режима перемещения в пневмопитателях отсутствует разрушающее воздействие на частицы твердой фазы. Эти устройства обладают практически полной герметичностью, что также повышает их надежность и обеспечивает сохранность окружающей среды. Управление расходом при помощи пневмопитателей может быть реализовано как в непрерывной, так и в импульсной форме. В последнем случае питатель выполняет функции дозатора СМ.

Целью курсового проекта является разработка вертикального пневмокамерного питателя (ВПКП) для объемного частотно-импульсного дозирования легкосыпучего зернистого материала в технологические объекты управления. При импульсном режиме работы ВПКП определяется как объемный дозатор с фиксированной скоростью потока (ДФС). Импульсное управление для ВПКП может быть организовано без дополнительного управляющего импульсного элемента, только за счет обратной связи по давлению в самом питателе.

В ходе проектирования необходимо решить следующие задачи:

определить параметры импульса расхода (амплитуду и длительность), отвечающие требованиям к параметрам управляющего воздействия;

рассчитать основные конструктивные параметры питателя;

рассчитать параметры несущего воздуха;

выбрать соответствующее воздуходувное оборудование и регулирующую арматуру.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ ДОЗАТОР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Принципиальная схема импульсного дозатора типа ДФС для сыпучих материалов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная схема ДФС: 1 - рабочая камера; 2 - транспортный ствол; 3 - аэроднище; 4 - вентилятор; 5 - привод вентилятора; 6 - устройства для настройки рабочих характеристик питателя; 7 - загрузочный материалопровод; 8 - стабилизирующая воронка; 9 - загрузочный бункер; 10 - материалоотделитель; 11 - аспирационный канал; 12 - датчик-реле давления. - массовые расходы несущего воздуха и сыпучего материала

По вертикальной оси рабочей камеры 1 питателя расположен транспортный ствол 2, а в нижней части камеры Ї аэроднище 3, под которое вентилятором 4 подается несущий воздух. Высота транспортного ствола сравнима с высотой рабочей камеры. Вентилятор приводится в действие электродвигателем 5. Загрузка камеры осуществляется естественным (гравитационным) путем по загрузочному материалопроводу (ЗМП) 7. Столб ожиженного материала в ЗМП изолирует камеру от внешней среды (атмосферы). Расстояние срезов транспортного ствола (h) и ЗМП (Z) от аэроднища можно настраивать винтовыми устройствами 6. Постоянство высоты столба материала в ЗМП обеспечивается стабилизирующей воронкой 8, установленной под разгрузочным отверстием питающего бункера 9. Фиксация высоты столба материала в загрузочном материалопроводе позволяет избежать деформации импульсов и стабилизировать управляющее воздействие на объект подачи. Материалоотделитель 10 служит для разделения потоков воздуха и твердой фазы при выдаче последней в объект управления. Запыленный воздух удаляется через аспирационный канал 11.

В режиме частотно-импульсного дозирования устройство работает следующим образом. В исходном состоянии мерная камера питателя заполнена материалом, свободно поступившим в нее под действием силы тяжести через ЗМП. Количество материала, находящегося в камере, определяется не только конструктивными параметрами последней, но и углом естественного откоса материала. При подаче воздуха под аэроднище материал подхватывается потоком и, через транспортный ствол, выводится в материалоотделитель и, через него в объект управления. Давление в камере питателя устанавливается таким образом, чтобы в процессе выдачи дозы материал из ЗМП в камеру не поступал, т. е.

(1)

где - рабочее давление в камере дозатора;

- давление расширенного слоя материала в ЗМП;

- плотность расширенного слоя в ЗМП;

- ускорение свободного падения.

После опустошения камеры давление в ней падает, и камера начинает заполняться материалом. Практически одновременно срабатывает реле давления PS (поз. 1-1), отключая привод воздуходувки 5. Выдача следующей дозы происходит при поступлении внешнего командного сигнала, приводящего реле давления в исходное положение и включающего тем самым воздуходувный агрегат.

При подаче материала в виде импульсной последовательности с постоянными параметрами импульсов и переменной частотой их подачи, средний во времени объемный расход материала

(2)

В (2) V0 - объем единичной дозы; -частота выдачи доз, Т - период выдачи.

Параметры импульсной последовательности должны быть выбраны таким образом, чтобы промежуток времени между импульсами при максимальной частоте подачи позволял с некоторым запасом по времени заполнить камеру питателя. Кроме этого, промежуток времени должен включать в себя также время, необходимое для пуска и останова аппаратуры подачи воздуха.

На рисунке 2 представлена циклограмма, иллюстрирующая последовательность изменения (цифры у стрелок от 1 до 8) параметров дозатора при выдаче единичной дозы и заполнении мерной камеры.

При подаче сигнала от регулятора на выдачу единичной дозы, в камеру («мерную емкость») питателя подается газ (линия 1). В результате давление в камере увеличивается (линия 2) до величины срабатывания датчика-реле давления (линия 3). Повышение давления, в то же время, инициирует выдачу дозы V0 (линия 4). После выдачи дозы давление в камере падает (линия 5), что приводит к ее заполнению (линия 6), а также к срабатыванию реле давления (линия 7). Последнее выключает источник напора (линия 8).

Рисунок 2 Циклограмма работы импульсного дозатора

Циклограмма соответствует несколько идеализированному описанию процесса дозирования, поскольку не учитывает все параметры аппаратуры и участвующих фаз. Неодновременность и запаздывание срабатывания технических средств, не отмеченные на циклограмме, приводят к появлению погрешности дозирования. Источником погрешности является неконтролируемая подача мелких частиц материала при нарастании и сбросе давления в камере. При нарастании давления сначала происходит унос мелкой фракции и одновременное дозаполнение камеры вплоть до полного запирания ЗМП, т. е. объем дозы неконтролируемо изменяется. При сбросе давления материал начинает поступать в камеру, но расход воздуха еще достаточен для уноса, и выдача материала некоторое время еще продолжается. Величина такой внутренней систематической погрешности может быть снижена путем соответствующего выбора параметров автоматического дозатора. Основное внешнее влияние на точность объемного отмеривания дозы при заполнении камеры оказывают изменения гранулометрического состава и влажности материала (изменяется угол естественного откоса материала). Эти источники погрешности возникают случайным образом.

Процесс выдачи материала питателем нельзя рассматривать в отрыве от реакции на него технологического объекта. При поступлении материала в любой технологический объект, в последнем происходят изменения: повышается уровень содержимого, изменяются температура, концентрация и другие параметры. Только ориентируясь на результат ввода дозы, можно определить основные характеристики самого питателя и параметры процесса дозирования. На рисунке 3 показана реакция объекта, аппроксимированного инерционным звеном первого порядка, на прямоугольный импульс подачи материала.

Рисунок 3 - Реакция инерционного объекта первого порядка на входное воздействие в форме прямоугольных импульсов: - объемный расход сыпучего материала; - мгновенный объемный расход сыпучего материала; - объем единичной дозы; - длительность выдачи дозы; - релаксационный промежуток времени; - максимальная амплитуда изменения параметра технологического объекта в процессе загрузки

Прямоугольными импульсы расхода можно считать в тех случаях, когда переходные процессы в питателе происходят значительно быстрее, чем в объекте подачи (управления). Объем единичной дозы в таком случае определяется как

(3)

Масса единичной дозы материала, выданной из емкости питателя (при аппроксимации расхода прямоугольным импульсом):

,

(4)

сМ плотность частиц; FMH мгновенный массовый расход материала.

Максимальная амплитуда реакции на импульс для рассматриваемого объекта управления определяется как

.

(5)

Здесь kO коэффициент передачи объекта управления.

Основные затраты энергии при пневматическом управлении расходом идут на создание потока несущего воздуха. Показано [6], что для каждой конструкции ВПКП, в частности, для каждой величины Z (рисунок 1) существует величина расхода воздуха, обеспечивающая минимум удельных затрат воздуха на перенос единицы массы твердой фазы (рисунок 4).

Рисунок 4 - Экстремальные зависимости удельного расхода воздуха от абсолютного значения расхода

Управление расходом в частотно-импульсной форме позволяет выбрать амплитуду импульса именно на этом, минимальном значении расхода. Расчет системы в этом случае упрощается тем, что точки оптимума по расходу воздуха практически совпадают с удвоенной величиной скорости витания, которая, в свою очередь, расчетным путем определяется по параметрам частиц материала (см. ниже).

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Заданы:

Максимальный средний (во времени) массовый расход материала , кг/с;

параметры материала: плотность и насыпная плотность , кг/м3; средний эквивалентный диаметр частицы материала , м; угол естественного откоса , угл. град.;

параметры несущего воздуха: температура , °С, плотность , кг/м3, динамическая вязкость , Па•с;

высота подачи Н, м;

ограничение по величине истинной объемной концентрации твердой фазы в потоке м3/м3;

максимально допустимая поперечная нагрузка на ствол кг/(м2•с);

переходная характеристика (передаточная функция) объекта;

максимально допустимая амплитуда изменения параметра объекта от воздействия поступившей дозы материала , отн. ед.

Определить:

параметры импульса расхода (амплитуду , кг/с, и длительность , с);

площадь проходного сечения транспортного ствола STP;

объем камеры питателя V, м3;

высоту Н ЗМП и диаметр d ЗМП загрузочного материалопровода;

потребный расход несущего воздуха , кг/с;

потери напора на транспортирование двухфазной смеси;

выбрать воздуходувный агрегат, обеспечивающий полученные параметры двухфазного потока;

выбрать принципиальную схему включения - отключения подачи воздуха (при необходимости);

выбрать конкретное оборудование для управления подачей воздуха;

определить суммарное минимально необходимое время релаксации ;

выполнить проверку результата расчета по критерию . Графическая часть работы должна содержать схему питателя; график импульса расхода и реакции заданного объекта на единичный импульс расхода; чертеж камеры питателя, заполненной материалом (для расчета объема); схему для расчета потерь давления с указанием местных сопротивлений.

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Статический расчет ДФС

Расчет номинальной (рабочей) скорости несущего воздуха.

Критерий Архимеда для частицы сферической формы определяется как

.

(6)

Критерий Рейнольдса, записанный относительно скорости витания, связан с критерием Архимеда зависимостью

.

(7)

Следовательно, скорость витания частицы

, м/с.

(8)

В соответствии с рекомендациями [7, 8] принимаем рабочую скорость воздуха . При таком значении скорости можно приближенно считать [8], что скорость вертикального перемещения частиц материала

, т. е. .

(9)

Нужно учесть, однако, что в начале трассы перемещения рассматривается т. н. разгонный участок, на котором скорость твердых частиц увеличивается от практически нулевого, и даже отрицательного, до установившегося значения. В устройствах типа ВПКП длина трассы от зоны загрузки до материалоотделителя чаще всего невелика и практически вся составляет часть разгонного участка. Для расчета длины разгонного участка для пневмотранспорта предложен целый ряд зависимостей, определяемых видом материала и характеристиками трассы. В частности, для определения длины разгонного участка применима формула [8]:

, м.

(10)

Здесь и - скорость материала в начале и в конце разгонного участка. Скорость может быть принята равной нулю, скорость принимается равной . Если высота транспортного ствола Н меньше (рисунок 5), скорость материала на выходе из него определятся следующим образом. При равноускоренном движении и нулевой начальной скорости на пути L частица твердого материала достигает скорости .

Рисунок 5 - Изменение скорости материала по высоте транспортного ствола

По величине скорости материала в конце разгонного участка можно определить ускорение:

.

(11)

Тогда скорость на входе в материалоотделитель (на высоте Н разгонного участка):

.

(12)

Расчет параметров импульсной последовательности

Задачами параметрического синтеза частотно-импульсного дозатора, в частности, пневматического объемного дозатора типа ДФС являются:

расчет импульса расхода при выдаче дозы, т. е. объема и массы дозы;

расчет мгновенного расхода при выдаче дозы;

расчет длительности выдачи дозы;

расчет максимального значения частоты выдачи доз;

расчет скважности импульсов (при максимальном расходе);

расчет минимально допустимой величины паузы между выдачами доз (времени релаксации);

расчет максимально допустимой величины следования доз (при минимальном расходе)

Исходными параметрами для синтеза обычно служат:

величина максимально потребного среднего во времени объемного расхода твердой фазы;

скорость витания частицы;

максимально допустимая амплитуда отклика регулируемого параметра на ввод единичной дозы в технологический аппарат;

передаточная функция (переходная характеристика) объекта по каналу «расход регулируемый параметр».

При импульсной подаче максимальная нагрузка (максимальное количество частиц, проходящих одномоментно через сечение транспортного ствола) достигается при объемном расходе . Амплитуду импульсов для объемного расхода можно определить по параметрам объектов управления:

(13)

Если импульс расхода считать прямоугольным, объем единичной дозы и, в то же время, (рисунок 3). Тогда, приравняв оба выражения, получим

(14)

Параметр называется скважностью импульсов и характеризует «заполненность» периода. Величину из (13) подставим в (14). Учитывая, что величина параметра является предельно допустимой, введем коэффициент запаса 0,95далее в качестве допустимого значения амплитуды колебания параметра Х будем рассматривать величину Получим

.

(15)

Величину скважности рекомендуется округлять до ближайшего большего первого знака после запятой. Таким образом, по (15) определяется величина скважности импульсов, при которой подача дозы в технологический объект не вызовет реакцию параметра объекта Х больше допустимой .

Мгновенный объемный расход, удовлетворяющий этому условию

.

(16)

Зная амплитуду мгновенного расхода, и учитывая ограничения по истинной концентрации твердой фазы можно определить сечение транспортного ствола

(17)

Проверку результата проводят, ориентируясь на максимально допустимую поперечную нагрузку [8]. Площадь сечения транспортного ствола должна быть не меньше, чем

, м2,

(18)

Если неравенство (18) не выполняется, следует скорректировать величину проходного сечения транспортного ствола в сторону увеличения.

Минимально допустимый диаметр транспортного ствола

(19)

Необходимый для транспортирования расход воздуха

, м3/с.

(20)

Формула (21) не учитывает пренебрежимо малый объем (менее 4%), занимаемый в в двухфазном потоке твердой фазой.

Длительность выдачи дозы можно определить как время, необходимое для достижения параметром объекта оговоренного выше значения 0,95. Это время определяется из переходной характеристики объекта подачи по его параметрам: коэффициенту передачи и постоянной времени . Для инерционного объекта первого порядка

(21)

Длительность минимального периода импульсов.

(22)

Максимальная частота импульсов

(23)

Масса единичной дозы

(24)

Объем дозы

(25)

Для объекта, динамика которого аппроксимирована интегрирующим звеном, получив из (13) значение мгновенного расхода, можно определить конкретную длительность выдачи дозы по переходной характеристике интегрирующего звена:

(26)

Объем единичной дозы

.

(27)

Скважность импульсов

(28)

Минимальная величина периода импульсов

(29)

Максимальная частота выдачи доз и масса дозы определяются по (23) и (24).

Время релаксации (пауза между импульсами) при максимальном расходе:

=

(30)

Задача следующего этапа расчета состоит в том, чтобы определить, достаточно ли этой минимальной величины паузы между импульсами для заполнения мерной емкости, срабатывания датчиков, переключения клапанов и других промежуточных операций.

Проверка работоспособности дозатора при загрузке

Цель расчета - определить, достаточно ли рассчитанного времени релаксации для выполнения всех операций по загрузке камеры дозатора. Работа дозатора в промежутке между импульсами складывается из нескольких составляющих: отключение воздушного потока (падение давления в камере), заполнение камеры материалом и нарастание расхода воздуха до начала выдачи материала после повторного включения (время переходного процесса) tПП и срабатывание элементов автоматики tCK. Соответственно, время релаксации должно быть

, с.

(31)

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

Реально, для срабатывания большинства элементов управления и преодоления инерции потока в рассматриваемых здесь дозаторах необходимо 2 3 секунды. Учитывая этот факт, ограничение на величину релаксационного промежутка времени для них можно с запасом определить как

(32)

Время заполнения камеры определяется, исходя из массы или объема V0 единичной дозы. Массовый расход материала при гравитационном истечении из отверстия может быть рассчитан по одной из эмпирических формул, приведенных в [18] или [19], например, так:

, кг/с,

(33)

где В - коэффициент, зависящий т свойств материала;

- площадь сечения загрузочного материалопровода, м2;

RЗМП - гидравлический радиус отверстия загрузочного материалопровода, для круглого отверстия

Эмпирический коэффициент В определяется экспериментально для конкретных продуктов и условий истечения. Последнее обстоятельство затрудняет практическое применение уравнения (33).

Объемный расход сыпучего материала при гравитационной разгрузке, зная диаметр отверстия истечения, можно определить более простым путем, по формуле, выведенной в [9] исходя из условий напряженного состояния материала в бункере в области истечения. Формула достаточно сложна для практического применения, однако, для приближенных расчетов можно использовать номограмму (рисунок 6), полученную по ней в том же источнике. Диаметр ЗМП исходно выбирается не менее (1,5 2,0) диаметров транспортного ствола .

Массовый расход через ЗМП определится как

материалопровод питатель воздуходувный агрегат

(34)

Время заполнения камеры питателя материалом:

, с.

(35)

Рисунок 6 Зависимость для приближенного определения объемного расхода сыпучего материала при гравитационной разгрузке: d диаметр разгрузочного отверстия; QМ объемный расход материала

Если в результате расчета условие (32) не выполняется, следует, ориентируясь на номограмму, выбрать несколько больший диаметр и повторить вычисления. Минимальная величина периода выдачи доз составит

, с.

(36)

Максимальная частота подачи доз

, Гц.

(37)

Расчет параметров загрузочного материалопровода

При импульсной подаче сыпучего материала отдельными дозами постоянного объема давление в камере дозатора в ходе опорожнения должно надежно удерживать столб материала в ЗМП.

При достаточно большой величине давления в смесительной камере, порозность материала в ЗМП выше, чем порозность свободно насыпанного материала . Тогда условием нормальной работы питателя будет

(38)

Порозность слоя материала в загрузочном материалопроводе можно определить по формуле [11]:

(39)

где - удельный расход воздуха при максимальном давлении в смесительной камере; - минимальный удельный расход воздуха, необходимый для аэрации материала, м3/(мин•м2).

, м3/с,

(40)

, м3/с.

(41)

В формулах (40) и (41): - абсолютное атмосферное давление, диаметр частицы - в см, плотность материала и воздуха - в г/см3.

Из формулы (38):

, м.

(42)

3.2 Расчет потерь давления при выдаче дозы

Для обоснованного выбора типа и параметров воздуходувной машины необходимо знать величину потерь давления при выдаче дозы. При известных скоростях воздуха и материала, потери давления при транспортировании можно рассчитать как сумму потерь от трения воздуха и материала , потерь на изменение количества движения массы материала и потерь на местных сопротивлениях [7, 8].

Потери напора от трения материала определяются по формуле [8]:

,

(40)

где 0,0074; - средняя скорость материала на участке, .

Потери напора от трения воздуха:

,

(41)

где при и при .

Расчет потерь на местных сопротивлениях ведется отдельно для воздуха и материала [12] по формуле:

,

(42)

где - коэффициент местного сопротивления i - го участка; - плотность и скорость воздуха или материала.

Общие потери напора

.

(43)

3.3 Выбор воздуходувного агрегата

Необходимую для создания потока несущего воздуха воздуходувную машину выбирают по [7, 11 или др.], в зависимости от необходимого максимального расхода и давления воздуха, определенных в предыдущем разделе.

3.4 Определение геометрических параметров камеры дозатора

Заполняемый объем камеры 1 питателя (рисунок 7) определяется массой дозы при насыпной плотности материала:. Форма камеры должна обеспечить свободное поступление материала в зону загрузки транспортного ствола без предварительного псевдоожижения.

Рисунок 7 - Цилиндроконическая (а) и пирамидальная (б) камеры ДФС: 1 - камера; 2 - транспортный ствол; 3 - загрузочное отверстие; 4 - аэроднище; 5 - воздухопровод

Загрузочное отверстие 3 должно быть расположено так, чтобы обеспечивалось максимальное заполнение объема камеры материалом. Степень заполнения определяется также углом естественного откоса материала , который, в свою очередь, зависит от параметров материала, в первую очередь, от влажности. Поперечный срез загрузочного торца транспортного ствола должен располагаться параллельно аэроднищу, на определенном (оптимальном) расстоянии Z от последнего (см. рисунок 1 и комментарии к нему, а также [7]). Площадь аэроднища должна обеспечивать пропускание максимально количества воздуха в единицу времени. При этом аэродинамическое сопротивление материала аэроднища должно быть по возможности минимальным [17]. Конструкции камер могут быть различными в зависимости от особенностей эксплуатации.

На рисунке 8 представлен общий вид пирамидальной камеры со смещением оси транспортного ствола к одной из стенок и схемы ее заполнения материалом. Аэроднище может быть прямоугольным или круглым. Преимущества данной конструкции:

разный угол наклона стенок обеспечивает равномерное заполнение в гравитационном режиме [18];

смещение оси транспортного ствола позволяет увеличить размер загрузочного отверстия, что в свою очередь приводит к уменьшению времени загрузки камеры и повышению производительности питателя.

Рисунок 8 - Схема и общий вид пирамидальной камеры ДФС с аэроднищем и со смещенной осью транспортного ствола

На рисунке 9 представлен общий вид ДФС, не оборудованного аэроднищем. Подобная конструкция, в первую очередь, позволяет существенно уменьшить величину давления воздуха, выносящего СМ, обеспечить экономию электроэнергии и снизить мощность воздуходувного агрегата при той же скорости выдачи дозы СМ. Проблема в данном случае определяется необходимостью разрабатывать конструкцию узла ввода несущего воздуха и входа в транспортный ствол применительно к каждому продукту и расходу, с тем, чтобы обеспечить минимум гидравлического сопротивления при выдаче дозы.

Рисунок 9 Схема ДФС с непосредственным вводом газа в массу материала: 1 мерная камера, 2 загрузочный материалопровод; 3 транспортный ствол; 4 материалоотделитель; 5 аспирационный патрубок; 6 воздухопровод; 7 разгрузочный патрубок

Сложная форма мерной камеры также вызывает определенные трудности при расчете ее необходимого объема. Обеспечить загрузку в камеру определенного по расчету объема дозы СМ можно, увеличив камеру путем приближенного расчета, до размера, несколько большего, чем требуется. Необходимое количество загружаемого материала при этом в реальных условиях можно обеспечить путем вертикального перемещения ЗМП.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Соколов М.В. Автоматическое дозирование жидких сред / М.В. Соколов, А.Л. Гуревич - Л.: Химия, 1987. - 400 с.

2. Автоматическое управление в химической промышленности: учебник для вузов / Е.В. Дудников [и др.]. Под ред. Е.В Дудникова. - М.: Химия, 1987 - 368 с.

3. Пешехонов А.А. Автоматическое управление расходом сыпучих материалов: учебное пособие / А.А. Пешехонов - С-Петерб. Гос. Технол. Ин-т. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), ИК «Синтез», 2007. - 110 с.

4. Пешехонов А.А. Весовой автоматический дозатор сыпучих материалов / А.А. Пешехонов, О.А. Гончар // ММТТ-17: сб. тр. - КГТУ - Кострома, 2004 - Т. 10. - С. 90-91.

5. Дыхта В.А. Оптимальное импульсное управление с приложениями / В.А. Дыхта, О.Н. Самсонюк - М.: Физматлит, 2000. - 255 с.

6. Пешехонов А.А. Статическая оптимизация параметров пневматического питателя для сыпучих материалов / А.А. Пешехонов, Е.Н. Петров // ММТТ-22: сб. тр. - ППИ. - Псков, 2009. - Т. 10. - С. 73-74.

7. Голобурдин А.И. Пневмотранспорт в резиновой промышленности /. А.И. Голобурдин, Е.В. Донат - М., Химия, 1983 - 161 с.

8. Разумов И.М. Пневмо- и гидротранспорт в химической промышленности / И.М. Разумов - М.: Химия, 1979 - 248 с.

9. Каталымов А.В. Дозирование сыпучих и вязких материалов / А.В. Каталымов, В.А. Любартович Л.: Химия, 1990 - 240 с.

10. Промышленные приборы и средства автоматизации: справочник / В.В. Черенков [и др.]; под ред. В.В. Черенкова. - Л.: Машиностроение, 1987. - 847 с.

11. Пневмотранспортное оборудование: справочник / М.П. Калинушкин [и др.]. - под ред. М.П. Калинушкина. - Л.: Машиностроение, 1986. - 286 с.

12. Чесноков Ю.Г. Изучение гидравлики неподвижного и взвешенного слоя зернистого материала и пневмотранспорта: методические указания к лабораторной работе / Ю.Г. Чесноков [и др.]. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 1998. - 21 с.

13. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика (основы гидравлики жидкости): учебное пособие для вузов / А.Д. Альтшуль, П.Г. Киселев - М.: Стройиздат,1975. - 323 с.

14. Идельчик И.К. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.К. Идельчик. - М.: Госэнергоиздат, 1975 - 392 с.

15. Бронштейн И.Н. Справочник по математике / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1965. - 608 с.

16. Пешехонов А.А. Оптимизация параметров систем управления с объемными дозаторами жидкостей / А.А. Пешехонов, А.А. Кравченко, М.В. Соколов // Системы и средства автоматизации потенциально опасных процессов химической технологии: межв. сб. науч. Тр. / под ред. П.А. Обновленского. - ЛТИ им. Ленсовета. - Ленинград, 1982. - С. 32-35.

17. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности / Г.М. Островский. - Л.: Химия, 1984 - 104 с.

18. Рогинский Г.А. Дозирование сыпучих материалов / Г.А. Рогинский. - М.: Химия, 1978. - 173 с.

19. Лукьянов П.И. Аппараты с движущимся зернистым слоем / П.И. Лукьянов. - М.: Машиностроение, 1978. - 178 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Варианты заданий

Таблица А1 - Исходные данные для проектирования

Максимальный средний расход материала, , кг/с•10-3;

Плотность материала,, кг/м3

Насыпная плотность , кг/м3

Диаметр частицы, , м•10-3

Угол естеств. откоса , угл. град.;

Высота подачи Н, м

Коэффициент передачи объекта

k0,

П/FMH

Постоянная времени объекта, ТО, с

Допустимая амплитуда реакции объекта, ХMAX, П.

1

67

1660

870

1,5

45

0,9

1,1

10

0,1

2

55

1300

890

1,5

45

0,8

1,2

15

0,09

3

60

1200

730

0,7

38

0,7

1,0

8

0,084

4

80

1440

850

0,4

50

1,0

0,8

9

0,08

5

100

1410

860

0,16

44

1,2

0,7

8,7

0,092

6

120

1130

770

0,2

60

1,1

0,41

10

0,095

7

200

2520

1200

1,0

52

1,4

0,3

15

0,088

8

60

1200

650

0,2

48

1,5

0,5

12

0,078

9

80

1250

800

0,2

44

0,7

2,5

11

0,1

10

90

1300

1010

0,01

45

0,8

1,9

10

0,082

11

110

1350

600

0,4

48

1,0

1,2

11,2

0,087

12

150

1400

560

0,17

56

1,1

3,0

12

0,089

13

150

1450

650

0,3

48

0,9

2,5

12,5

0,085

14

67

2500

1100

0,9

50

0,85

2,4

13

0,092

15

55

1130

730

1,5

48

0,9

0,3

10

0,1

16

60

2520

850

1,5

44

0,8

0,5

15

0,082

17

80

1200

860

0,7

45

0,7

2,5

8

0,087

18

100

1250

770

0,4

48

1,0

1,9

9

0,089

19

120

1300

1200

0,16

56

1,2

1,2

8,7

0,085

20

200

1350

650

0,2

48

1,1

3,0

10

0,092

21

90

1400

800

1,0

50

1,4

2,5

15

0,1

Дополнительные условия:

объект подачи апериодическое или интегрирующее звено первого порядка;

температура несущего воздуха от 20 до 200?С;

наличие или отсутствие аэроднища.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Задание на курсовой проект

Тема: Расчет и проектирование импульсного объемного дозатора сыпучих материалов (вариант 21)

Исходные данные к проекту

1. Пешехонов А.А. Расчет и проектирование импульсного объемного дозатора сыпучих материалов: метод. указан. / А.А. Пешехонов, М.В. Соколов, Р.В. Зайцев - С-Петерб. гос. технол. ин-т. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2012 - 30 с.

2. Пешехонов А.А. Автоматическое управление расходом сыпучих материалов: учебное пособие / А.А. Пешехонов С-Петерб. гос. технол. ин-т. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), ИК «Синтез», 2007. - 110 с.

Перечень вопросов, подлежащих разработке:

Изучение конструкций и принципа действия импульсного дозатора (ДФС).

Расчет номинальной (рабочей) скорости несущего воздуха.

Расчет параметров импульсной последовательности.

Проверка работоспособности дозатора при загрузке.

Расчет параметров загрузочного материалопровода.

Расчет потерь давления при выдаче дозы и выбор воздуходувного агрегата.

Определение геометрических параметров мерной емкости дозатора.

Перечень графического материала:

Схема дозатора с условными обозначениями параметров, используемых в ходе проектирования.

Эскиз общего вида мерной камеры дозатора.

Графический материал (формат А4) входит в виде иллюстраций в пояснительную записку.

Требования к программному обеспечению:

Текстовый и графический редакторы, специальное программное обеспечение для расчета.

Дата выдачи задания 01.10.2012

Дата представления проекта к защите 24.12.2012

Заведующий кафедрой ________________ Л.А.Русинов

Руководитель,

доцент _______________ А.А.Пешехонов

Задание принял к выполнению _______________ М.С. Бильдина

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Требования к содержанию материала, представляемого на защиту

Г1. Содержане пояснительной записки

Введение.

Краткое описание принципа действия дозатора и формулировка задачи проектирования.

Исходные данные для проектирования.

Расчетная часть.

Выводы по результатам работы.

Список использованных источников.

Г2. Графический материал (формат А4) входит в виде иллюстраций в пояснительную записку.

Схема дозатора с условными обозначениями параметров, используемых в ходе проектирования.

Эскиз общего вида мерной камеры дозатора.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку. Расход воздуха, скорость газов и диаметр сушилки. Высота псевдоожиженного слоя. Расчет толщины обечайки, днища. Расчет питателя, вентилятора. Способы повышения интенсивности и экономичности установки.

    курсовая работа [524,8 K], добавлен 23.02.2016

  • Принцип действия привода шнекового питателя. Подбор электродвигателя, расчет цилиндрического редуктора. Алгоритм расчета клиноременной, цепной передачи. Рекомендации по выбору масла и смазки узлов привода. Сборка и обслуживание основных элементов привода.

    контрольная работа [2,0 M], добавлен 04.11.2012

  • Оценка степени подготовленности детали к автоматической загрузке. Выбор и расчет конструктивной схемы загрузочного устройства. Проектирование механизмов ориентации. Разработка питательного механизма. Расчет режима работы загрузочного устройства.

    контрольная работа [1014,7 K], добавлен 12.06.2012

  • Расчет основных параметров объемного гидропривода: выбор трубопровода, рабочей жидкости и давления в системе; определение загрузочного момента на валах, скорости их вращения и перемещения, рабочего усилия на штоках; подбор насоса и гидродвигателя.

    курсовая работа [454,5 K], добавлен 26.10.2011

  • Выбор основных конструктивных параметров дизельного двигателя. Параметры процесса газообмена. Сгорание в дизельном двигателе. Параметры, характеризующие рабочий цикл. Расчет перемещения, скорости и ускорения поршня. Расчеты основных деталей двигателя.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 18.01.2014

  • Принцип работы шлюзового роторного и шнекового питателя, их достоинства и недостатки. Классификация пневматических установок для транспортировки сыпучих продуктов. Расчет аэрозольтранспортной установки. Составляющие суммарного давления в пневмолинии.

    методичка [1,3 M], добавлен 29.11.2012

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчет цепной передачи. Эскизная компоновка редуктора. Выбор масла.

    курсовая работа [144,3 K], добавлен 21.07.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.