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: 266

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

схема интегратора дифманометра приведена на рис. 91. Ва­ лик 4 интегратора с насаженным на нем кулачком 2 постоянно вращается с частотой вращения 0,1667 с - 1 (10 об/мин) от мало­ мощного синхронного микродвигателя через шестерню 5. Это вращение через ролик 3 приводит в качательное движение отно­ сительно оси 7 рычаг 21, имеющий щуп 20, который периодиче-

Рис. 91. Принципиальная кинематическая схема интегратора дифманометра.

ски соприкасается с лекалом 19, когда ролик 3 выходит из за-« цепления с кулачком 2. Величина угла качания рычага 21 зави­ сит от положения лекала, а профиль лекала рассчитан так, чтобы этот угол был прямо пропорционален величине расхода измеряемой среды. Лекало в свою очередь связано с осью 17, на которой жестко закреплен рычаг 16 с пером прибора. Таким образом, угол поворота оси 17 прямо пропорционален измене­ нию измеряемой (интегрируемой) физической величины (расхо­ ду, массе, объему), передаваемой к интегратору с помощью рычага 11.

Качательное движение рычага 21 посредством оси 7 переда­ ется на муфту 6, которая суммирует углы поворота только вод­ ном направлении и передает их с помощью зубчатой передачи 8 на счетный механизм 10 и стрелку счетчика 9. Для исключе­ ния влияния движения рычагов интегратора на показания при-


лянный ротаметр.

бора лекало в период соприкосновения с щупом стопорится по­ средством рычага 18 и пружины 1. Это происходит тогда, когда ролик 3 входит в соприкосновение с кулачком 2, а щуп 20 от­ ходит от лекала. В это время рычаг 18 при помощи штифта 22» входящего в вырез кулачка 2, освобождает лекало 19, и оно. свободно устанавливается в положение, соответствующее поло­ жению стрелки. Для обеспечения поворота оси 17 в момент, когда лекало застопорено, соединение ее с рычагом 16 осуще­ ствляется с помощью спирали 14 и лапок 12 и 13, обжимающих.

рычаг 15, жестко соединенный с осью 17 силами предварительно заданного момента спирали.

РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО

ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ

(РОТАМЕТРЫ)

Расходомеры

постоянного

перепада давле­

ний — ротаметры,

применяются

для измерения"

расходов однородных потоков чистых и слабо-

загрязненных жидкостей

и газов, протекающих

по трубопроводам и не

подверженным значи­

тельным колебаниям. Очень широко используют­ ся в винодельческом, спиртовом, ликеро-водоч­ ном и других производствах. Принцип действия

приборов основан на вертикальном

перемеще­

нии поплавка, -находящегося внутри

конической

трубки, под воздействием проходящего снизу вверх потока измеряемой среды. При изменении положения поплавка проходное сечение между ним и внутренней стенкой конической трубки из­ меняется, что ведет к изменению скорости пото­ ка в проходном сечении, а следовательно, к из­ менению перепада давлений на поплавке. Пере­ мещение поплавка происходит до тех пор, пока перепад давлений не станет равным массе поплавка, приходящейся на единицу площади его поперечного сечения. При этом каждой величине расхода данной среды строго соответствует опре­ деленное положение поплавка.

Схема устройства одного из типов ротаметра со стеклянной трубкой показана на рис. 92. Он представляет собой стеклянную коническую трубку 2, вмонтированную в корпус 5 с помощью

стоек 4 расширяющимся концом кверху. Внутри трубки

находит­

ся поплавок

который перемещается по вертикали

потоком

жидкости или газа, протекающим снизу вверх. Шкала прибора 3 наносится непосредственно на трубке. В некоторых типах рота­ метров поплавок конической формы перемещается внутри диа­ фрагмы постоянного сечения. Однако, очевидно, что принципи­ ального отличия между ротаметрами этих двух типов нет.


Масса поплавка в рабочем состоянии, т.е. при полном по­ гружении в измеряемую среду

 

m =

V(pn р),

(297)

где

т — масса поплавка, кг;

 

 

 

V— объем поплавка, м3 ;

 

 

 

р п — плотность материала, из которого изготовлен

поплавок, кг/м3 ;

 

р— плотность среды, протекающей через ротаметр, кг/м3 .

 

В положении равновесия сила, создаваемая массой поплав­

ка,

уравновешивается силой,

создаваемой

средой, протекаю­

щей через ротаметр. Таким образом, пренебрегая силами тре­ ния, можно записать следующее равенство:

V (Рп - Р) g =

(Pi -

Pt) /о,

 

(298)

где Pi и р 2 — давление среды до и после поплавка, Па;

 

м5 ;

/о—площадь сечения поплавка

в месте

наибольшего диаметра,

g— ускорение свободного падения, м/с2 .

 

 

 

На основании уравнения (298)

перепад

давлений на

по­

плавке

 

 

 

 

 

.

V (Рп — р) g

 

, o n m

Др = Pi — Рг =

 

:

.

(299)

їй

где Др — перепад давлений, Па.

Из уравнения (299) видно, что перепад давлений на поплав­ ке ротаметра является величиной постоянной, не зависящей от расхода.

Скорость истечения измеряемой среды в кольцевом зазоре между стенками ротаметра и поплавком

2 < * Z ^ L .

(300)

где v — скорость истечения, м/с.

Из уравнения (300) получаем

 

 

 

 

и2 р

 

 

Др =

Р 1

- Р 2 =

- ^ -

(301)

Приравнивая

уравнения

(299)

и

(301), получаем

значение

скорости потока

в зазоре

 

 

 

 

 

 

 

[

2gV(pn

— р)

 

 

V = =

\ ~ ^ k -

( 3 0 2 )

Зная скорость потока в кольцевом зазоре и его площадь F при данном положении поплавка, можно определить объемный расход измеряемой среды

И И. К. Петров

16t


 

 

 

^ ^ ] Л У ( Р Г Р > .

 

(303)

 

 

 

 

Р/о

 

 

 

 

где Qo — объемный расход измеряемой

среды,

м3 /с;

 

 

 

Ф — коэффициент

расхода,

экспериментальная

безразмерная

величина,

учитывающая влияние трения жидкости о поплавок и стенки трубки,

потерю давлений вследствие

образования завихрений среды до и

после поплавка

и вследствие

изменения

формы струи при протекании

ее через кольцевое сечение.

 

 

 

 

 

 

Выпускается

широкая

номенклатура

ротаметров

для

лабо­

раторного

и производственного

применения:

стеклянные — для

местного

измерения

расхода и

металлические — для

измерений

с дистанционной

электрической

или

пневматической

передачей

показаний на расстояние. Последние

являются бесшкальными

измерительными устройствами и работают в комплекте с вто­ ричными приборами. Диапазон измерения расходов ротаметра­ ми достаточно широк — от 0,0025 до 63 м3 /ч по воде и от 0,04 до 400 м3 /ч по воздуху. Диаметры условных проходов промышлен­

ных

ротаметров от 3 до 150

мм; классы точности—1; 1,5; 2,5; 4.

 

§ 6. РАСХОДОМЕРЫ

ИНДУКЦИОННЫЕ

Д л я измерения расхода

как чистых, так и сильнозагрязнен-

ных

токопроводящих жидкостей, растворов и пульп все более

широкое распространение получают индукционные (электромаг­ нитные) расходомеры. Особое значение эти расходомеры при­ обретают для пищевой промышленности, так как позволяют производить измерение расхода многих продовольственных про­ дуктов— пива, виноградного и яблочного соков, сахарного си­ ропа, патоки, кофейной гущи, жидких дрожжей, молока, крах­ мальной пульпы и т.п., а также многих других продуктов, не­ обходимых для осуществления пищевых технологических про­ цессов— известкового молока, моющих растворов, растворов со­ лей, кислот, щелочей и др. Специальные исследования, посвя­ щенные вопросам использования индукционных расходомеров в пищевой промышленности, показали целесообразность их при­ менения во многих случаях когда приборы, основанные на дру­ гих принципах измерения, оказываются неприемлемыми.

В основу работы расходомеров данной группы положено яв­ ление электромагнитной индукции. При прохождении электро­ проводных жидкостей через однородное магнитное поле, созда­ ваемое магнитом, в жидкости, которая представляет собой как бы движущийся проводник, возникает электродвижущая сила Е, прямо пропорциональная средней скорости потока:

 

£ =

Bto c p ,

(304)

где Е — электродвижущая

сила, В;

 

 

В—электромагнитная

индукция

в зазоре

между полюсами магнита, Т;

I — расстояние между электродами, м;

 

к с р — средняя скорость

потока, м/с.

 

 


Поскольку площадь сечения трубы постоянна, э. д. с. снима­ емая с электродов, может быть выражена через объемный рас­ ход жидкости:

^ - " f 2 - .

 

 

 

 

 

 

'

(305)

где Dyвнутренний (условный) диаметр

трубы, равный

расстоянию

 

между

электродами, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема индукционного расходомера типаИР-1М,

наиболее распространенного в пищевой

промышленности, при­

 

ведена

на

рис.

93.

 

Внут­

 

ри

немагнитной

 

части

 

трубы

2

(покрытой

 

изо­

 

ляционным

материалом)

 

создается

 

равномерное

 

магнитное

 

поле

с

по­

 

мощью электромагнита

/.

 

Э. д. с ,

образующаяся

в

 

жидкости

 

при

пересече­

Рис. 93. Структурная схема индукцион­

нии ее потоком

магнитно­

ного расходомера.

го

поля

и

 

прямо

пропор­

 

циональная

расходу

 

жид­

кости, снимается двумя электродами 3, укрепленными на стен­

ках

трубопровода диаметрально противоположно

друг

другу.

Эта

э. д. с. подается на вход измерительного блока

4, в

котором

выделяется полезный сигнал, пропорциональный расходу. Сиг­ нал устанавливается на усилителе 5 и поступает на измери­ тельный прибор 6, отградуированный в единицах расхода. В рас­ ходомере предусмотрена возможность подключения одного или нескольких вторичных приборов, а также любых блоков систе­ мы ГСП, работающих от входных токовых сигналов 0—5 мА.

Индукционные расходомеры рассчитаны на условные прохо­ ды от 3 до 1000 мм и обеспечивают измерение в пределах от 0,032 до 25 000 м3 /ч. Классы точности 0,6; 1; 1,5.

§7. НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

ИМЕТОДЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, МАССЫ

ИОБЪЕМА

Для измерения расхода, массы и объема веществ в настоя­ щее время получают применение некоторые специальные уст­ ройства, которые с успехом могут быть использованы во многих отраслях пищевой промышленности.

ЩЕЛЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Щелевые расходомеры широко применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей, известкового молока, диффу­ зионного сока, сусла-самотека и т. п. Принцип действия этих

11*

163