Расчетное задание.

Задание: Рассчитать диаметр отверстия диафрагмы, установленной на участке трубопровода, при котором максимальному перепаду давления Δр соответствовал бы максимальный расход Q м = 80 т/час. Рассчитать также величину безвозвратных потерь напора, соответствующую максимальному расходу

Исходные данные:

Диаметр трубопровода при нормальной температуре (20°С) D 20 = 200 мм;

Материал трубопровода Сталь 20;

Материал диафрагмы Сталь 1Х18Н9Т;

Давление перед диафрагмой р 1 = 100 кгс/см 2 ;

Температура пара t = 400 °С;

Перепад давления Δр = 0,4 кгс/см 2 ;

Диаметр трубопровода при рабочей температуре

где выбирается из таблицы 15.1 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы) в зависимости от рабочей температуры и материала трубопровода.

D = 200 мм∙1,0052 = 201,04 мм

Определим плотность пара при р = 100 кгс/см 2 и t = 400°С из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара.

р = 100 кгс/см 2 = 9,8066 МПа

r = 36,9467 кг/м 3

Определим средний расход.

Известно, что для данного способа определения расхода

Тогда
т/ч

Определим произведение am из формулы (15-14) (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы):

,

где e - поправочный множитель, учитывающий сжимаемость среды. В первом приближении принимаем, что пар не сжимаем, тогда e = 1.

Δр = 0,4 кгс/см 2 = 39226,4 Па

Воспользуемся таблицей 15.3 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы) для составления таблицы коэффициентов a и am для диаметра трубопровода D = 200 мм в зависимости от модуля диафрагмы m.

Вычисленное значение am соответствует значениям m, принадлежащим интервалу 0,5¸0,6.

При помощи линейной интерполяции определим точное значение m.

Определим e во втором приближении.

Поправочный множитель e зависит от модуля m, показателя адиабатического расширения, а также от отношения Δр ср /р 1 .

Определим отношение Δр ср /р 1 .

Из формулы (15-29)

Показатель адиабатического расширения определяем из таблицы 15.5 в зависимости от рабочей температуры пара.

При t = 400°С c = 1,29

Определим e по формуле:

Определяем am во втором приближении, поскольку разница между значениями e, полученными в первом и во втором приближении больше чем 0,0005

e 1 - e 2 = 1 – 0,99900 = 0,001 > 0,0005

где - коэффициент термического расширения материала диафрагмы, определяется из таблицы 15.1 в зависимости от материала диафрагмы и рабочей температуры.

мм

Величину безвозвратных потерь напора определим из таблицы 15.2 в зависимости от модуля m.

тогда р n = 0,412∙0,4 = 0,165 кгс/см 2

Домашние задачи.

Задача №1

Исходные данные:

t 1 = 100°C; t 2 = 50°C; t 0 = 0°C

Определить: E(t 1 , t 0); E(t 2 , t 0)

Е Fe-Cu (t, t 0) = E Pt-Fe (t, t 0) + E Pt-Cu (t, t 0)

Воспользуемся таблицей 4.1 из этого учебника для определения термо-ЭДС пар Pt – Fe, Pt – Cu при t 1 = 100°C, t 0 = 0°C.

Насосы К 20/18а создают напор в сетях, превышающий максимально допустимый

45 м п.6.7 на 5 м, насосы К 45/30 – на 20 м.

Для снижения гидростатического напора у пожарных кранов на 1–7 этажах предусматриваем установку диафрагм.

Пожарные краны на 1-м этаже расположены на высоте 2,35 м от поверхности земли, а каждый вышерасположенный на 2,8 м выше нижерасположенного. Величины избыточного гидростатического напора у пожарных кранов равны разности величины превышения напора в сети и геометрической высоты расположения кранов. Диаметр отверстия диафрагм определяем по номограмме черт. 5 . Диафрагмы устанавливают между соединительными головками и пожарными кранами.

Результаты расчета приведены в таблице 9.

Таблица 9. Расчет диаметров отверстий диафрагм
Номер этажа		Величина избыточного напора у ПК и подводок, Нср, м				Диаметр отверстия диафрагмы, мм
Хоз-питьевой водопровод
		5 - 2,35 = 2,65
Хоз-противо-пожарный водопровод
Горячий водопровод

Для снижения избыточного гидростатического напора в сети горячего водопровода у водоразборных приборов на 1–7 этажах, в соответствии с рекомендациями п.10.9 , предусматриваем установку регуляторов давления КФРД-10-2,0 на подводках в квартиры. Давление после регулятора равно 0,05 МПа (5 м).

5. Расчет и проектирование канализации

При проектировании внутренней канализации зданий руководствуются требованиями . В жилом доме проектируем хозяйственно-бытовую канализацию для отвода сточных вод от моек, умывальников, ванн, унитазов, установленных на кухнях и в ванных комнатах. Диаметры отводных труб от санитарных приборов назначаются не менее приведенных в приложении 2 . Трубы прокладываем с уклоном 0,03 при диаметре условного прохода

50 мм и 0,02 при 100 мм. Диаметр стояка назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему отводных труб и проверяем на пропуск расчетного расхода п.18.5 .

Максимальный секундный расход сточных вод q s , л/с, определяется согласно п.3.5 по формулам

а) при общем максимальном секундном расходе воды в здании или сооружении q tot  8 л/с

б) при q tot  8 л/с

, л/с.

Величину – расхода стоков от санитарно-технического прибора, л/с, принимают согласно приложению 2 . В качестве расчетного принимается прибор с наибольшим водоотведением.

Диаметр выпуска в соответствии с п. 17.29 назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему стояков.

Для проектируемого жилого дома предусматриваем устройство внутренней канализационной сети (отводные трубы и стояки), а также участков, прокладываемых в подвале, и выпусков из полиэтиленовых труб низкого давления ПНД по ГОСТ 22689.2-89 диаметром 50 мм и 110мм для отводных труб, 110 мм – для стояков.

Расчет канализационных трубопроводов следует производить, согласно п.18.2 , назначая скорость движения жидкости V, м/с, и наполнение H/d таким образом, чтобы было выполнено условие

,

принимая К = 0,5 – для трубопроводов из пластмассовых.

При этом скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопроводов – не менее 0,3.

Назначенные диаметры труб проверяем на пропуск расчетных расходов гидравлическим расчетом.

Общий максимальный секундный расход q tot = 4,05 л/с* (таблица 1), т.е. меньше

8 л/с. Поэтому расчетный расход сточных вод определяем по формуле

, л/с.

Агрегатный индекс может быть преобразован а среднеарифметический и среднегармонический индекс при отсутствии исходной информации для расчета агрегатной формы индекса.

Аналитический метод расчета рабочих характеристик асинхронных двигателей

РАСЧЕТА ДИАФРАГМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА СУХОГО ГАЗА И ПАРА;

РАСЧЕТА ДИАФРАГМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОГО ГАЗА;

РАСЧЕТА ДИАФРАГМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ;

РАСЧЕТА РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА;

ВЫБОРА ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА.

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО СПЕЦДИСЦИПЛИНЕ

«МОНТАЖ, НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ САУ»

Для студентов специальности 220301. Автоматизация технологических

Процессов и производств (по отраслям)

Липецк 2010 г.

СБОРНИК МЕТОДИК К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Монтаж, наладка и эксплуатация САУ»

Сборник методик предназначен для студентов 4 курса очной формы обучения по специальности 220301. Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям).

Составитель: Полякова Т. Ф.. – преподаватель спец. дисциплин

Рецензент: _______Курлыкин А. Ф. Зам. начальника цеха КИП и А ОАО «НЛМК»

Одобрено методическим советом Липецкого металлургического колледжа и рекомендовано к применению для студентов в качестве методических указаний по разработке курсового проекта по спец. дисциплине «Монтаж, наладка и эксплуатация САУ».

	Лист
Введение
1. Расчет диафрагмы для измерения расхода сухого газа и пара
1.1 Необходимые исходные данные
1.2 Определение недостающих для расчета данных
1.3 Определение параметров диафрагмы
1.4 Проверка расчета
2. Расчет диафрагмы для измерения расхода влажного газа
2.1 Необходимые исходные данные
2.2 Определение недостающих для расчета данных
2.3 Определение параметров диафрагмы
2.4 Проверка расчета
3.Расчет диафрагмы для измерения расхода жидкости
3.1 Необходимые исходные данные
3.2 Определение недостающих для расчета данных
3.3 Определение параметров диафрагмы
3.4 Проверка расчета
Приложение А
4. Расчет регулирующего органа
4.1 Расчет по пропускной способности
4.2 Определение условного диаметра регулирующего органа
4.3Определение рабочей характеристики
5 Выбор исполнительного механизма
Список использованных источников
Приложение В
Приложение С
Приложение Д
Приложение Е

Введение

Дисциплина «Монтаж, наладка и эксплуатация САУ» является одной из базовых при обучении на специальности 220301 (2101) «Автоматизация технологических процессов и производств»). Изучая ее, студент должен знать основные компоненты САР принцип работы всех компонентов и структуру взаимосвязи между всеми компонентами. Для качественного закрепления изучаемого материала и приобретения практических навыков предусматривается выполнение индивидуального курсового проекта.

Конечной целью курсового проекта является построение САР расхода вещества, реализованную на конкретной элементной базе и направленную на выполнение определенных задач, что определяется заданием на курсовое проектирование и индивидуальным дополнительным заданием. Кроме расчетов, в курсовом проекте обязательным является разработка Схемы автоматизации и Схемы принципиальной электрической (Пневматической), технологическое программирование САР. Курсовой проект выполняется индивидуально на основании лекционного, справочного и другого дополнительного материалов. Курсовой проект рассчитан на 30 часов. Во время выполнения проекта предусматривается 20 часов консультаций. Для оценки успеваемости студентов выполнение работы разбивается на этапы, где каждый этап является логически завершенным заданием:

первый этап – выполнение расчетных задач;

второй этап – разработка Схемы автоматизации;

третий этап – разработка Схемы принципиальной электрической (Пневматической);

четвертый этап – разработка технологического программирования САР расхода вещества.

Методика расчета диафрагмы для измерения расхода сухого газа и пара.

(согласно Правилам РД 50-213-80)

Таблица 1.1 - Необходимые исходные данные

Задано и принято	Обозначение параметра	Единица измерения
Максимальный расход измеряемой среды Для газа (объемный расход, приведенный к нормальным условиям): Для пара (массовый расход)	Q ном. max Q м. max	м 3 /час кг/час
Средний расход измеряемой среды Для газа: Для пара:	Q ном.ср Q м. ср	м 3 /час кг/час
Молярная концентрация компонентов сухой газовой смеси 1-й компонент (название): 2-й компонент (название): * * n-й компонент (название):	N 1 N 2 * * N n	доля ед. доля ед. * * доля ед.
Температура среды перед диафрагмой:	t	ºС
Избыточное давление перед диафрагмой:	Р и	кгс/см 2
Среднее барометрическое давление:	Р б	мм рт.ст.
Допустимая потеря давления при Q max	Р′ п	кгс/см 2
Внутренний диаметр трубопровода при t=20ºС	D 20	мм
Абсолютная шероховатость трубопровода	δ
Имеющаяся длина прямолинейного участка трубопровода:	L пт
Тип местного сопротивления в начале прямолинейного участка трубопровода:	-
Материал трубопровода	-
Материал диафрагмы	-
Тип дифманометра	-

Примечание 1. Сумма молярных концентраций всех компонентов газовой смеси должна равняться 1.

Примечание 2. Абсолютная шероховатость трубопровода зависит от материала и состояния внутренней поверхности трубопровода. При отсутствии данных можно принять значение абсолютной шероховатости согласно (Приложению А п. 1).

Примечание 3. Вместо допустимой потери давления при максимальном расходе (таблица 1.1 «Необходимые исходные данные») может быть задан предельный номинальный перепад давления дифманометра ΔР н. Значения ΔР н выбираются из ряда чисел, установленных стандартом, согласно выражению:

ΔР н = n 1 · 10 х, где х – целое число, n 1 – 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3.

Примечание 4. При отсутствии данных о материале диафрагмы следует принять одну из следующих марок нержавеющей стали Х23Н13, Х18Н25С2, 1Х18Н9Т.

Январь 22 2018

Выбор диафрагм

1. Общее понятие диафрагм

Диафрагма представляет собой шайбу с определенным диаметром отверстия. Диафрагмы увеличивают сопротивление пожарного крана, вследствие чего расход воды через него уменьшается. Диаметр диафрагм подбирают таким образом, чтобы все пожарные краны обеспечивали расход воды, близкий к расчетному значению независимо от высоты здания.

2.Расчет диафрагм

Диаметр отверстия диафрагмы в зависимости от проходного диаметра клапан пожарного крана, давления и расхода определяется расчетным методом или по номограмме.

2.1.Расчетный метод определения диаметра диафрагм

Диаметр диафрагмы d определяется следующим образом:

d 2 /D 2 =F/F пк или d=D*(F/F пк) 0.5

Q=10*μ*F*(2*g*P) 0.5 ; Q н =Q в *(P н /P в) 0.5

по формуле Дарси-Вейсбаха:

ΔР=Р н -Р в =ε*V 2 /(200*g);

из формулы поучаем ε=200*g*ΔР/V 2

V=Q/F пк,

где D — проходной диаметр клапана пожарного крана; F, F пк — площадь проходного отверстия соответственно диафрагмы и клапана пожарного крана; Q н, Q в — расход соответственно через диафрагму и клапан пожарного крана; ΔР — разница давлений расположения наинизшего и наивысшего клапанов пожарных кранов; P н, P в — давление соответственно наинизшего и наивысшего клапанов пожарных кранов; ε — коэффициент сопротивления диафрагмы; V — скорость водяного потока через клапан.

Таблица 1. Взаимосвязь между коэффициентом сопротивления диафрагмы и соотношением площади проходного отверстия диафрагмы и клапана пожарного крана.

показатель	значение
коэффициент сопротивления диафрагмы, ε	226,0	43,8	17,5	7,8	3,75	1,8	0,8
соотношение F/F пк	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7

2.2. Определение диаметра диафрагм по номограмме

Для определения диаметра дисковой диафрагмы по номограмме (рисунок 1) на левой линейке (Р) отмечают точку, соответствующую максимальному значению давления на клапане пожарного крана, а на правой линейке (q) отмечают точку, соответствующую требуемому или расчетному расходу. Через эти точки проводится прямая. Точка пересечения этой прямой со средней линейкой (Ø50-70) и будет искомым значением диаметра диафрагмы: в левой части — для диаметра клапана пожарного крана DN50, а в правой — для диаметра DN65.

Пример определения диаметра диафрагмы по номограмме:

Например, требуется определить диаметра диафрагмы для клапанов DN 50 и DN65, если давление у них составляет 0.4МПа, расход через ручной пожарный ствол составляет q=5л/с. Для решения данной задачи необходимо провести прямую, соединяющую эти два значения на номограмме. Точка пересечения этой прямой со средней линейкой (Ø50-70) и даст нужное значение диаметра диафрагмы — Ø19мм (для клапана DN65), либо Ø18.7 мм (для клапана DN50).

Рисунок 1.

Примечание: Чтобы определить численное значение давления у клапана пожарного крана в «МПа», необходимо число на левой линейке (Р) разделить на 100.

Диафрагму следует устанавливать между клапаном пожарного крана и соединительной головкой. Таким образом при отсоединении пожарного рукава от клапана диафрагма будет открыта для наблюдения и проверки диаметра отверстия. Количество диафрагм различных диаметров должно быть по возможности наименьшим. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3-4 этажа здания.

Говоря простым языком, диафрагма фотоаппарата – это устройство, через которое свет попадает на матрицу фотоаппарата. Диафрагма состоит из так называемых «лепестков», количество которых может варьироваться от трех до двадцати штук. В зависимости от интенсивности освещения лепестки уменьшают или увеличивают диаметр светопропускающего отверстия. Принцип их действия аналогичен зрачку: при тусклом свете он расширяется, при ярком – сужается.

Чтобы лучше понять принципы расчета характеристики объектива (в том числе, и значения диафрагмы), необходимо знать, что такое фокусное расстояние объектива.

Фокусное расстояние объектива

Фокусное расстояние – это расстояние между матрицей фотоаппарата и главной оптической плоскостью объектива при условии его фокусировки в бесконечность. Этим показателем определяется угол обзора, достигаемый тем или иным объективом. Чем фокусное расстояние больше, тем угол обзора меньше. В характеристиках обычно указываются минимальное и максимальное фокусное расстояние, которые обеспечивает объектив. Измерять его принято в миллиметрах.

Отношение фокусного расстояния к размеру отверстия диафрагмы называется f-числом. Именно оно и определяет значение диафрагмы. Чем меньше этот показатель, тем больше отверстие, и тем больше света проникает на матрицу фотоаппарата. Стоит учесть, что значение диафрагмы часто указывается в виде знаменателя дроби, без уточнения фокусного расстояния.

Возможные значения f-чисел описываются специальной шкалой диафрагм, представляющей собой последовательность чисел:

1 – 1,4 – 2 – 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 и так далее.

Суть шкалы в том, что сужение отверстия объектива в два раза приводит к уменьшению количества света, попадающего на матрицу, в четыре раза. Аналогичное действие оказывает и двойное увеличение фокусного расстояния. Диафрагменная шкала нередко наносится на оправу объектива для удобства фотографа.

Максимальное количество света пропускают объективы с наименьшими f-числами (f/1,2 – f/1,8). Называются такие объективы светосильными.

Светосила объектива

Светосила – это степень ослабления объективом фотоаппарата светового потока, или, другими словами, способность объектива передавать реальную яркость объекта. Чем больше светосила, тем качественнее получаются снимки, сделанные в условиях плохого освещения без использования штатива и вспышки. Кроме того, светосильные объективы позволяют фотографировать с максимально короткой выдержкой.

Значение светосилы определяется значением максимально открытой диафрагмы. Вместе с фокусным расстоянием его обычно указывают на ободе объектива. Так, например, надпись 7-21/2,0-2,8 означает, что при фокусном расстоянии в 7 миллиметров светосила равна 2,0. Соответственно, при фокусном расстоянии в 21 миллиметр – 2,8.

При выборе объектива стоит учитывать, что максимально открытая диафрагма используется очень редко. При этом цена светосильных объективов ощутимо выше. Для большинства покупателей нет никакого смысла переплачивать за показатель 1:1.2, вполне достаточно купить более бюджетный вариант со светосилой 1:1.8.

Относительное отверстие

Величину, обратную диафрагменному числу, называют относительным отверстием . Величина относительного отверстия определяет, во сколько раз фокусное расстояние объектива превышает диаметр его отверстия. На оправе объектива этот показатель обычно имеет вид дроби типа 1:2. Такие цифры означают, что диаметр отверстия вдвое меньше фокусного расстояния.

В разных источниках понятия значения светосилы, величины относительного отверстия и непосредственно диафрагмы часто описаны научным, малопонятным языком. Чтобы не ошибиться при выборе фотоаппарата и не запутаться в характеристиках объектива, стоит запомнить зависимости, существующие между ними.

Так, светосила – это постоянное свойство оптики, которое невозможно изменить или настроить. Следует помнить, что светосила не имеет отношения к текущему значению диафрагмы. Как уже упоминалось выше, ее значение равно значению диафрагмы в максимально открытом положении.

Относительное отверстие, в отличие от светосилы, величина изменяемая. Отрегулировать ее можно при помощи диафрагмы.