Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 258
Скачиваний: 1
§ 5. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Большинство приборов для измерения давления, разрежения и перепада давлений, широко используемых в пищевой промыш ленности, являются приборами общепромышленного назначения. Выбор их в первую очередь зависит от значения измеряемой ве личины, диапазона измерения, требуемой точности и надежно сти. При выборе конкретных типов и модификаций приборов должны учитываться также требования обслуживаемых процес сов пищевой технологии с точки зрения воздействия анализируе мой среды на их чувствительные элементы и возможного обрат ного воздействия материалов чувствительных элементов или про дуктов их окисления на качество пищевых продуктов или на ход контролируемых технологических процессов.
В пищевой промышленности недопустимо применение токсич ных веществ, попадание которых в .среду может испортить боль шие массы пищевых продуктов. Ввиду этого с большой осторож ностью следует подходить к использованию в цехах пищевых производств приборов с ртутным заполнением, трансформатор ным маслом, керосином и т. п.
При использовании приборов для измерения давления, раз режения и перепада давлений необходимо учитывать, что пище вая среда, находящаяся в соединительных трубках без циркуля ции, может закисать, в ней создаются благоприятные условия для развития вредной микрофлоры, что в ряде случаев также приводит к порче большой массы продукта. Отсюда вытекает требование применения специальных разделительных устройств, устанавливаемых между анализируемой средой и чувствитель ным элементом измерительного прибора. Кроме того, необходимо предусматривать возможность удобной и быстрой чистки и мой ки отборных и разделительных устройств, а в случае необходи мости и их замены.
Особые требования предъявляются к использованию прибо ров для измерения давления очень вязких сред (опара, тесто, ка рамельная масса, фруктовые начинки и т. п.). В этом случае должны применяться отборные устройства специальной конст рукции, допускающие возможность их быстрой чистки; соедини тельные трубные трассы должны быть возможно более корот кими и большого проходного сечения и т. п.
При использовании приборов для измерения перепада дав лений в качестве дифманометров-расходомеров, работающих в комплекте с сужающими устройствами, необходимо иметь в ви ду, что большинство пищевых продуктов, находящихся в жидком виде (виноматериалы, солевые растворы, пдивное сусло, соки, фруктовые воды и т. п.), насыщены пузырьками воздуха, газов или мельчайшими взвешенными частицами. Кроме того, многие
растворы в пищевых производствах являются быстрокристаллизующимися. При работе с такими продуктами на соединитель ных линиях устанавливаются газосборники, шламосборники, фильтры, газоотделители и т. п.; для устранения кристаллизации импульсные соединительные линии оснащаются специальными подогревными устройствами, паровыми рубашками и т. д.
Несмотря на то что потребность пищевой промышленности в приборах для измерения давления, разрежения и перепада дав лений полностью удовлетворяется при использовании приборов общепромышленного назначения, иногда возникает необходи мость в разработке специальных устройств, которые, как прави ло, изготовляются в небольшом количестве специализированны ми организациями и заводами пищевого машиностроения.
ГЛАВА V I
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, МАССЫ
ИОБЪЕМА ВЕЩЕСТВ
§1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Измерение расхода, массы и объема веществ (жидких, газо образных, сыпучих, паров и т. п.) имеет очень большое значение в пищевой промышленности и применяется как для товароучеткых и отчетных операций, так и для контроля, регулирования и управления в ходе технологических процессов. В пищевой про мышленности оптимальное ведение многих технологических про цессов основывается на смешивании различных компонентов, входящих в состав изготовляемого целевого продукта в строго определенных соотношениях, изменение которых ведет к наруше нию хода процесса и получению некачественного готового про дукта.
Приборы, измеряющие массу или объем вещества, протекаю щего через прибор в течение любого, произвольно взятого проме жутка времени, называются с ч е т ч и к а м и . Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний.
Расходом вещества в данный момент, или мгновенным рас ходом, называется отношение массы или объема вещества, проте кающего через прибор или измерительное устройство за некото рый промежуток времени, к этому времени. Массовый расход,из меряется в кг/с (кг/ч и т. д.), а объемный — в м3 /с (м3 /ч и т. д.). Приборы, предназначенные для измерения расхода вещества, на зываются р а с х о д о м е р а м и .
Счетчики, предназначенные для измерения массы или объема веществ, по принципу действия подразделяются на две большие группы: объемные и скоростные.
Расходомеры, нашедшие |
наиболее широкое распространение |
в пищевой промышленности, |
по принципу действия подразделя |
ются на следующие основные группы:
1)расходомеры гидравлического сопротивления — перемен ного перепада, измеряющие расход по перепаду давлений, созда ваемому в трубопроводе сужающими устройствами постоянного сечения — диафрагмами, соплами и т. п., работающими в комп лекте с дифманометрами-расходомерами (показывающими, са мопишущими и интегрирующими);
2)расходомеры гидравлического сопротивления — постоян ного перепада;
3)индукционные расходомеры;
4)инерционные расходомеры, применяемые для измерения массового расхода вещества, плотность которых изменяется в процессе измерения;
5)расходомеры переменного уровня — щелевые расходо
меры.
Кроме того имеется ряд расходомеров для специальных це лей, в которых используются ультразвуковые колебания, радио активные излучения и другие физические явления. Однако вслед ствие относительной сложности устройства и эксплуатации эти приборы широкого применения в пищевой промышленности не получили.
Необходимо отметить, что счетчики и расходомеры в ряде случаев могут быть: объединены общей конструкцией: расходо мер может быть снабжен интегратором, показывающим массу или объем вещества, прошедшего через прибор за какой-либо промежуток времени, а счетчик — указателем, показывающим
расход вещества в любой момент измерения.
§ 2. СЧЕТЧИКИ И РАСХОДОМЕРЫ ОБЪЕМНЫЕ
Приборы этой группы получили в пищевой промышленности широкое распространение благодаря достаточно высокой точно сти и надежности измерений, а также простоте конструктивного исполнения.
Принцип действия объемных счетчиков и расходомеров за ключается в периодическом или непрерывном отсчете постоянных объемных порций измеряемого вещества. Объемным методом могут измеряться жидкие, газообразные и сыпучие материалы. Недостатком его является цикличность, связанная с необходи
мостью отделять измеряемый объем от остального |
потока при |
|||
каждом цикле измерения. Расход за любой промежуток |
време |
|||
ни является суммой отмеренных |
объемов вещества, |
отнесенных |
||
к определенному промежутку времени. Таким |
образом, |
расход |
||
Q0 , измеренный объемным расходомером, равен сумме из |
||||
меренных отдельных объемов, |
отнесенных к |
времени |
изме |
рения:
где Q0 — измеряемый расход, м3 /с; п—число измеренных объемов;
а— объем измерительной камеры прибора, м3 ; т 2—т і—промежуток времени, в течение которого производилось измерение, с.
Простейшим объемным устройством для измерения расхода вещества является мерный бак, или мерник, который представ ляет собой сосуд любого поперечного сечения с устройством для измерения уровня вещества.
КОВШЕВЫЕ СЧЕТЧИКИ ЖИДКОСТИ
Схема действия счетчика приведена на рис. 79. Поток жидко сти, поступая в счетчик через входной патрубок, проходит через измерительную камеру. При этом часть давления потока расхо дуется на создание крутящего момента, приводящего ротор во
Рис. 79. Схема действия объемного ковшового счетчика жидкости.
вращение. Ротор представляет собой барабан с четырьмя ковша ми, которые с помощью специального механизма сохраняют ис ходное положение. За один полный оборот отсекается четыре из мерительных объема, равных по сумме объему кольцевого ци линдра, ограниченного стенками корпуса, барабана и крышками камеры. Вращение ротора передается и учитывается счетным механизмом в объемных единицах. Выпускаются ковшевые счет чики жидкости на расход от 42 до 2700 м3 /ч, с условным прохо дом от 200 до 500 мм (тип К Ж У ) . Счетчики могут быть снабжены унифицированной приставкой, служащей для передачи показа ний на расстояние до 500 м.
СЧЕТЧИКИ ЖИДКОСТИ С ОВАЛЬНЫМИ ШЕСТЕРНЯМИ
Такие счетчики получили в пищевой промышленности весьма широкое применение. На рис. 80 приведена принципиальная схе ма работы такого счетчика. В положении / правая шестерня от секает некоторый объем жидкости 1; так как -эта шестерня на ходится под действием крутящего момента, она поворачивается по часовой стрелке, вращая при этом левую шестерню против часо вой стрелки. В положении / / левая шестерня заканчивает отсе кание новой порции жидкости 2, а правая выталкивает ранее
отсеченный объем 1 в выходной патрубок счетчика. В это время крутящий момент действует на обе шестерни. В положении / / /
ведущей является левая шестерня, отсекающая объем 2. В по ложении IV правая шестерня заканчивает отсекание объема 3,
Рис. 80. Схема действия счетчика жидкости с овальными шестернями.
а левая выталкивает объем 2. В положении V полностью отсе кается объем 3; обе шестерни сделали по пол-оборота, и веду щей стала опять правая шестерня. Вторая половина оборота шестерен протекает аналогично. Учет жидкости основан на от счете числа оборотов шестерен. Вращение шестерен осуществля ется за счет энергии, проходящей через счетчик жидкости. Вы-, пускаются счетчики, обеспечивающие измерение в диапазоне от 0,8 до 36'м 3 /ч (тип Ш Ж О ) . Диаметры условных проходов 15— 80 мм; точность измерения +0,5%.
Имеется ряд других конструкций объемных счетчиков для жидкости: поршневые, кольцевые, лопастные, дисковые, рота ционные и др.
РОТАЦИОННЫЕ ГАЗОСЧЕТЧИКИ
В ротационных счетчиках газа, схема устройства которых приведена на рис. 81, объемное измерение осуществляется с по мощью двух роторов 2 восьмиричной формы, вращающихся в цилиндрическом корпусе 3. Газ в счетчик поступает через вход ной патрубок с сетчатым фильтром /. Вращение роторов проис ходит за счет разности давлений между входом и выходом счет чика. Один из роторов связан через замедляющий редуктор со счетным механизмом, который и показывает объемное количе ство прошедшего через прибор газа. Измерительный объем счет чика определяется пространством, заключенным между стенкой корпуса и роторами.
Выпускается большая номенклатура ротационных счетчиков
10 И. К. Петров |
145 |
(тип РГ) на расходы от 40 до 40000 м3 /ч. Рабочие давления —0,1; 0,6; 1,6 и 6,4 МПа. Условные проходы счетчиков от 50 до 1200 мм. Класс точности приборов 1 и 1,5.
БАРАБАННЫЕ ГАЗОСЧЕТЧИКИ
Барабанные газосчетчики предназначены для измерения не больших количеств газа. Схема устройства такого счетчика при ведена на рис. 82. Принцип действия его основан на преобразо вании вращения измерительного барабана, происходящего под действием разности давлений газа до и после счетчика, в пока зания счетного механизма.
В корпусе 1 размещен измерительный барабан 2, который раз делен наклонными перегородками на четыре равные части, явля-
Рис. 81. Схема ротационного счет- |
Рис. 82. Схема барабанного счетчика |
чика газа. |
газа. |
ющиеся измерительными камерами. Эти камеры частично запол нены затворной жидкостью (водой). Газ, поступающий через входной штуцер 3 в газораспределительное пространство 4, по падает в измерительные камеры, входные отверстия которых вышли из воды. Вследствие потери давления барабан начинает вращаться по часовой стрелке. При этом измерительные камеры поочередно заполняются газом и освобождаются от него. За один оборот барабана вытесняется количество газа, равное четырех кратному объему одной измерительной камеры. Вращение бара-
*
'бана передается счетному механизму. Приборы, выпускаемые промышленностью (тип ГСБ), предназначены на расход газа от 0,16 до 6 м3 /ч. Класс точности приборов 1.
§ 3. СЧЕТЧИКИ И РАСХОДОМЕРЫ СКОРОСТНЫЕ
Скоростные приборы получили самое широкое распростране ние для измерения расхода холодной и горячей воды, 'а также чистых жидкостей. В пищевой промышленности применяются для измерения расхода виноматериалов, молока и некоторых других продуктов. В основу скоростного метода измерения положена за висимость объемного расхода от скорости потока, выражающая ся уравнением
|
Qo = vcpS, |
(271) |
где Qo—объемный расход, м3 /с; |
|
|
vcp—средняя |
скорость потока, м/с; |
|
S—площадь |
поперечного сечения потока, м2 . |
|
При определенном поперечном сечении потока в трубопроводе его скорость является мерой расхода.
В скоростных приборах в качестве измерительных элементов используются вертушки, крыльчатки, шариковые устройства и т. п., которые приводятся в движение веществом, протекающим через прибор. При этом частота вращения измерительных эле ментов
Qo |
|
" = * у . |
(272) |
где п — частота вращения измерительного элемента, |
1/с; |
К— постоянная прибора, зависящая от его геометрических размеров, м- *1 .
Число оборотов измерительного элемента за некоторое время т прямо пропорционально расходу вещества, проходящего через прибор за этот промежуток времени, и определяется по формуле
У У = п т = -f-'QoT, |
(273) |
о |
|
где п — частота вращения измерительного элемента, |
1/с; |
Q о — объемный расход вещества, м3 /с. |
|
КРЫЛЬЧАТЫЕ СЧЕТЧИКИ ЖИДКОСТИ
Конструкция крыльчатого счетчика (тип ВК) схематично по казана на рис. 83. Счетчик состоит из корпуса /, через который протекает измеряемая жидкость, проходящая сетку-фильтр 2 и струевыпрямитель 3. Вращение измерительной вертикальной крыльчатки 8 через редуктор 7 передается счетному механизму 6, закрывающемуся откидной крышкой 5. Редуктор отделен от счетного механизма герметичной перегородкой 4. Счетчики выпу скаются на номинальные расходы от 1 до 9,5 м3 /ч и диаметр ус ловного прохода от 15 до 50 мм.
Ю* |
147 |