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: 265
Скачиваний: 1
приборов основан на пропорциональной зависимости между уровнем и скоростью вытекания жидкости через калиброванное незатопленное отверстие (щель). Профиль отверстия рассчиты вается таким образом, чтобы указанная зависимость была ли нейной. Щелевой рас-
|
|
Мифпанопетр |
иэюритетный |
прибор |
ХОДОМер |
( р И С |
94) |
СО |
|||||||||
|
|
СТОИТ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
из прямоугольно |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
го |
корпуса, |
имеющего |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
два |
|
|
патрубка: |
вход |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ной |
|
А |
и |
|
выходной Б ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
блока |
|
питания устрой |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ства воздухом с фильт |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ром |
и дифманометра с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
вторичным |
прибором. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Корпус разделяется |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
перегородкой |
|
5, |
имею |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
щей профильную |
щель |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Перед |
|
щелью |
уста |
||||||
Датчик |
5 |
|6 |
|
|
|
навливается |
|
пьезомет |
|||||||||
|
|
|
рическая |
трубка |
3, |
за |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щищенная |
кожухом |
/. |
||||||||
Рис. 94. |
Структурная |
схема |
щелевого |
расхо- |
Для |
|
|
совмещения |
от |
||||||||
.домера |
(на рисунке |
фильтр |
не показан). |
верстия |
|
погруженной |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
трубки с нижней |
кром |
кой щели имеется регулировочная гайка 2. Жидкость, поступа ющая через патрубок А , заполняет левый отсек корпуса, пере ливается через профильную щель во второй отсек и через пат рубок Б уходит из прибора в открытый приемник. При опреде ленном профиле щели массовый расход
|
Q M = |
~ ' |
( 3 0 6 > |
где QM — массовый расход, кг/с; |
|
|
|
Hd—гидростатическое |
давление столба жидкости над нижней кромкой ще |
||
ли, измеряемое пьезометрической трубкой, Па; |
|
||
К—тарировочный |
коэффициент |
(постоянная) щели, |
1/(м-с). |
Подобные расходомеры хорошо зарекомендовали себя при измерении сильно загрязненных и быстро кристаллизующихся жидкостей и растворов. Диапазон измерения 10—50 м3 /ч; ос новная погрешность устройства в комплекте с вторичным при бором ± 3 , 5 % . Приборы входят в систему ГСП.
АКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
Для измерения расходов загрязненных, быстрокристаллизующихся и агрессивных жидкостей и пульп, а также быстропеременных и пульсирующих потоков, особенно неэлектропроводных жидкостей, когда не могут быть применены электромагнитные
расходомеры, используются акустические, чаще всего ультра звуковые, устройства. Принцип действия этих приборов основан на том, что при распространении ультразвуковой волны> в дви жущейся среде время ее прохождения от источника до прием ника определяется не только скоростью распространения звука в данной среде, но также и скоростью движения самой среды.
Если |
звуковая |
волна направлена |
|
||||||
по |
движению |
потока, |
скорости |
|
|||||
их |
складываются, |
если |
|
против |
|
||||
потока — вычитаются. |
Разность |
|
|||||||
времени |
прохождения |
ультра |
|
||||||
звука по направлению потока и |
|
||||||||
против |
него |
пропорциональна |
|
||||||
скорости |
потока, а |
следователь |
|
||||||
но, |
расходу |
протекающей |
жид |
|
|||||
кости. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Структурная |
схема одного из |
|
||||||
типов |
ультразвукового |
расходо |
г |
||||||
мера, |
работающего |
по |
двухка- |
||||||
нальной |
фазовой схеме, |
приведе |
ФУ |
||||||
на на рис. 95. Он состоит из сле |
1 |
||||||||
дующих |
основных частей: |
ульт |
Ус |
||||||
развукового |
генератора |
УЗГ, яв |
|
||||||
ляющегося |
источником |
питания; |
|
||||||
излучающих |
пьезопреобразовате- |
ИП |
лей ИПі и ИП2; |
приемных пьезо- |
|
|||
преобразователей ППХ и Я Я 2 ; |
фа- |
Рис. 95. Структурная схема уль |
|||
зовращающего |
устройства |
ФУ, |
|||
тразвукового расходомера. |
|||||
предназначенного для |
устране |
|
|||
ния путем асимметрии |
каналов |
|
преобразователей возникающих фазовых сдвигов; электронного усилителя Ус а измерительного прибора ИП, который градуи руется в единицах расхода. В качестве пьезоэлементов в преоб разователях чаще всего применяются пластины из титаната ба рия, могут быть также использованы пьезоэлементы из кварца, титанато-циркониевых керамик, а также магнитострикционные.
Импульсы ультразвука посылаются под углом к оси трубо провода так, что их направление в одном канале совпадает с на
правлением |
потока, а в другом |
направлено |
против |
потока. |
При |
отсутствии |
движения жидкости |
время передачи |
импульса |
на |
|
расстояние |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(307) |
где х—время передачи импульса, с; |
|
|
|
|
|
са —скорость распространения звука в жидкости, |
м/с. |
|
|
Если жидкость движется со скоростью v, компонента скоро сти в направлении распространения звука выразится как
(о cos 6). Время распространения импульса |
|
между |
излучателя |
|||||
ми по направлению |
потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
(308) |
|
са |
+ О COS 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
против потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Са |
— V COS 6 |
|
|
|
|
|
(309) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Разность частот |
в обоих каналах |
|
|
|
|
|
|
|
|
М = к~І2 |
v cos |
9 |
|
|
|
|
|
|
= |
~ |
( |
3 |
1 |
0 |
) |
где А / — разность частот, Гц.
6 — угол, под которым волны распространяются в жидкости.
Таким образом, разность частот, характеризующих скорость движения жидкости, зависит только от этой скорости.
Применение ультразвуковых расходомеров обеспечивает бесконтактное измерение расхода и используется там, где дру гие методы неприменимы. Из-за сложности эти приборы не по лучили широкого распространения, однако следует ожидать, что в ближайшее время они найдут области применения, в том числе и в пищевой промышленности.
ИОНИЗАЦИОННЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
Для измерения расхода газов могут быть использованы ио
низационные |
методы измерения, заключающиеся в том, что газ, |
протекающий |
по трубопроводу, периодически ионизируется |
с помощью |
источников радиоактивного излучения. Ионизиро |
ванная порция газа через некоторый промежуток времени, опре деляемый его скоростью, достигает приемника излучения, на котором возникает импульс тока. Далее импульс усиливается и после ряда преобразований представляется в виде единиц расхода. Ионизационный метод может быть применен и для из мерения расхода жидкости и пара. При этом в движущийся по ток периодически вводятся радиоактивные метки с использова нием коротко живущих изотопов. Импульсы от этих меток улавливаются приемным устройством, связанным через ряд пре образующих элементов с измерительным прибором. Однако ука занные методы для измерения расхода газов, жидкостей и па ров не нашли широкого применения в пищевой промышленно сти из-за громоздкости аппаратуры и по санитарным соображениям.
Более реальные перспективы применения ионизационный ме тод имеет для непрерывного измерения расхода твердых сыпу чих материалов, транспортируемых с помощью ленточных кон вейеров. Приборостроительной промышленностью в настоящее время налажен серийный выпуск радиоизотопных гамма-элек-
тронных конвейерных весов (тип ГКВ-1), структурная схема ко торых приведена на рис. 96. В зависимости от загрузки конвей ера 4 материалом на датчик 2, состоящий из счетчиков радио активного излучения и электронного усилительного блока, попадает больший или меньший поток гамма-излучения от ко-
Рис. 96. Структурная схема радиоизотопных конвейерных весов, .
бальтового источника 3, помещенного в специальный защитный контейнер. Сигнал, соответствующий массе материала, находя щегося на конвейере, подается от датчика 2 к диспетчерскому блоку 9. К этому блоку также поступает сигнал от тахогенера тора /, амплитудное значение напряжения которого прямо про порционально скорости движения ленты конвейера. Здесь оба
измерительных |
сигнала перемножаются, а результат |
подается |
на интегратор, |
где происходит интегрирование и на |
выходе |
прибора получается значение массы взвешиваемого материала нарастающим итогом. Распределительная коробка 5, сигналь ные лампы 6, стабилизатор напряжения питания 7 и щиток уп равления 8 являются вспомогательными элементами устройства, обеспечивающими согласованное взаимодействие всех узлов, а также сигнализацию включения весов в работу. Подобные ве сы обеспечивают непрерывное измерение массы сыпучих мате риалов с погрешностью ± 4 % действительного ее значения. До пустимая нагрузка на конвейер 25—100 кг/м. Предусмотрена возможность использования весов в комплекте с измерительны ми и регулирующими устройствами системы ГСП.
|
ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ |
|
|
|
|
|
|||
Д ля измерения расхода очень вязких материалов |
(фрукто |
||||||||
вых начинок, |
опары, |
теста), |
транспортируемых |
по закрытым |
|||||
трубопроводам с успехом могут применяться тепловые |
(калори |
||||||||
метрические и |
термоанемометрические) |
устройства, |
работаю |
||||||
щие по принципу измерения тепловой энергии, передаваемой |
на |
||||||||
гревателем движущемуся потоку через стенку |
трубы |
|
или |
от |
|||||
специального |
нагревателя, помещаемого |
внутрь |
потока. |
|
|||||
В общем случае тепловой поток, передаваемый потоку ма |
|||||||||
териала, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qc = |
QMcpAt, |
|
|
|
|
(311) |
где ©о—тепловой поток, Вт; |
|
|
|
|
|
|
|||
Qu—массовый |
расход среды, кг/с; |
|
|
|
|
|
|||
ср—удельная |
теплоемкость среды при постоянном давлении, |
Дж/(кг - К); |
|||||||
A t— разность средних значений температуры потока до и после |
нагрева |
||||||||
|
телей, К. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, из |
уравнения (311) видно, что при |
постоян |
|||||||
стве 0О |
и с р величина |
At однозначно связана со значением мас |
|||||||
сового |
расхода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловые расходомеры могут выполняться по трем |
основ |
||||||||
ным принципиальным |
схемам: |
|
|
|
|
|
|
1)с подводом постоянной мощности к нагревателю и изме рением разности температур до и после нагревателя, зависящей от скорости измеряемой среды;
2)с постоянной температурой подогрева потока, т. е. при постоянной разности температур, достигаемой путем изменения количества энергии, подводимой к подогревателю и также зави сящей от скорости измеряемой среды;
3)с периодическим изменением мощности нагревания, при котором измерение расхода определяется по величине фазового
смещения сигналов, получаемых на измерителе и подаваемых на нагреватель.
Выбор принципиальной схемы измерения зависит от измеря емой среды* необходимой точности, типа используемых термо чувствительных элементов и режима нагрева. Для упруго-вяз ких пластичных веществ, какими являются опара и тесто, пред
почтительным является измерение по |
схеме |
термоанемометра |
|||
с постоянной температурой подогрева потока. |
|
|
|
||
Принципиальная |
схема термоанемометрического |
теплового |
|||
расходомера опары и теста приведена |
на рис. 97. Датчиком рас |
||||
ходомера являются |
сопротивления |
и R.2, помещаемые |
(нама |
||
тываемые) на стенке трубопровода на некотором |
расстоянии |
||||
друг от друга. Манганиновые сопротивления |
R3 и |
R4 |
служат |
для создания мостовой схемы, питаемой от источника напряже ния с7ПитСигнал разбаланса, пропорциональный изменению расхода, подается на электронный усилитель ЭУ, где усилива ется и после этого управляет вращением реверсивного двига-
теля |
РД, который, производя перестановку движка |
реохорда |
Rv, |
изменяет напряжение питания до тех пор, пока |
разбаланс |
в измерительной диагонали моста не станет равным заданному. Мерой расхода могут служить показания амперметра А, ватт-
Рис. 97. Принципиальная схема теплового расходо мера.
метра |
(на |
схеме |
не |
показан) |
или |
положение движка |
рео |
|
хорда |
Яр. |
|
|
|
|
|
|
|
С помощью тепловых расходомеров может быть обеспечена |
||||||||
точность измерения расхода вязких продуктов |
± 2 — 2 , 5 % . |
Пе |
||||||
редаточная |
функция |
тепловых |
расходомеров |
характеризуется |
||||
уравнением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У ( Р ) = 2 2 К |
|
е~Хр- |
|
(312) |
|
где Я = 0 , 0 0 5 |
кг/(с-%); Т, = 6 - И 0 с ; |
Г 2 = 1 2 - 4 - 1 8 с ; т = |
5-5-8 с. |
|
||||
Известен |
еще |
ряд |
устройств |
для |
измерения |
расхода, массы |
и объема жидких, газообразных и сыпучих материалов: ядерномагнитнорезонансные, вихревые и др. Однако они или не вы шли еще из стадии опытных образцов, или не могут быть ис пользованы в настоящее время в пищевой промышленности изза сложности, громоздкости, низких метрологических свойств
идругих причин.
§8. СЧЕТЧИКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Впищевой промышленности очень часто возникает необхо димость автоматического учета штучных изделий в виде отдель ных единиц готовой продукции или контейнеров с пустой либо