Курсовой проект - Расчет и выбор дроссельного регулирующего органа

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию РФ

Нижегородский государственный технический университет

Дзержинский политехнический институт

Кафедра «Автоматизация технологических процессов и

производств»

«Расчет и выбор дроссельного регулирующего органа»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине "Технические средства автоматизации"

Руководитель

________________ Масленников А.В.

________________

Студент

________________ Патрина Н.С.

________________

Оценка ________________

________________

(подпись)

(дата)

Дзержинск, 2006 г.

Содержание

Содержание..................................................................................................................2

Задание.........................................................................................................................3

Введение.......................................................................................................................4

1 Определение расхода греющего пара.....................................................................5

2 Определение параметров системы..........................................................................6

3 Расчет пропускной способности выбор регулирующего органа........................9

4 Выбор пропускной характеристики регулирующего органа.............................11

Список использованной литературы.......................................................................13

Задание

Вариант № 4.2: Определить размер и другие характеристики

регулирующего органа в контуре подачи греющего водяного пара на обогрев

реактора оксиэтилирования, производства синтанолов. КПД змеевика реактора

– 95%.

№ Параметр и его обозначение Значение параметра

1 Теплопоглощение в реакторе, кДж/с

W, max

800

2 Теплопоглощение в реакторе, кДж/с

W, min

650

3 Начальное давление греющего пара,

МПа

Пн

0,81

4 Начальная температура греющего

пара, °C

Пн

180

5 Конечное давление греющего пара,

МПа

Пк

0,37

6 Длина участка, м L

7 Длина участка, м L

8 Длина участка, м L

9 Длина участка, м L

10 Длина участка, м L

11 Длина участка, м L

12 Длина участка, м L

13 Гидравлическое сопротивление

змеевика реактора, кПа

ΔP

зр

150

Примечания. КПВД – коллектор пара высокого давления; КПНД –

коллектор пара низкого давления; Р1 – реактор оксиэтилирования; Внт

1,2

–

вентили; РО – регулирующий орган. Типы Внт

1,2

, РО, трубопроводной

арматуры выбираются студентом самостоятельно.

Введение

Необходимым условием работы системы автоматического управления

является правильный расчет и выбор размера регулирующего органа (РО)

исполнительного устройства, определяемого величиной условной пропускной

способности, завышение и занижение которой весьма нежелательно. В

результате занижения размера РО невозможно обеспечить проектную

производительность установки. Завышение его размера значительно ухудшает

статические и динамические характеристики исполнительного устройства в

целом, уменьшает диапазон рабочего хода, снижает точность обработки

управляющего воздействия, увеличивает коэффициент передачи РО, что влечет

за собой ухудшение качества регулирования системы управления в целом.

Кроме того, завышение размера исполнительного устройства является

неразумным с экономической точки зрения.

1 Определение расхода греющего пара

Для определения расхода греющего пара сначала составим уравнение

теплового баланса процесса.

Конечное давление греющего пара: Р

Пк

= 0,37 МПа = 3,77 кгс/см

Из таблицы LVII [2] выбираем конечную температуру: T

Пк

= 142 °C

Из таблицы LVI [2] выбираем начальную и конечную удельные энтальпии:

Мах и Мin количество поглощенного тепла будет таким:

Соответственно Мах и Мin расход греющего пара будет:

выд погл

Q Q



 

( )

выд П нач кон

Q G i i  

2785 10 /

нач

i Дж кг 

2742 10 /

кон

i Дж кг 

max maxпогл

Q W

min minпогл

Q W

max

800000

0,95 17,67 / 63612 /

( ) 43000

нач кон

G кг с кг ч

i i



     



min

650000

0,95 14,36 / 51696 /

( ) 43000

нач кон

G кг с кг ч

i i



     



2 Определение параметров системы

Для того, чтобы приступить к определению параметров системы, нужно

сперва выбрать диаметр трубопровода. Выберем трубопровод диаметром

тр

=400 мм.

Система состоит из исполнительного устройства и линии, т.е.

ΔР

сис

= ΔР

ро

+ ΔР

лин

где ΔР

сис

– общий перепад давления в системе;

ΔР

ро

– перепад давления на регулирующем органе;

ΔР

лин

– перепад давления в линии.

Таким образом, перепад давления на регулирующем органе будет равен:

ΔР

ро

= ΔР

сис

– ΔР

лин

Потеря давления в системе определяется по формуле:

ΔР

сис

= Р

Пн

– Р

Пк

=8,26-3,77=4,49 кгс/см

Потеря давления в системе определяется по формуле:

ΔР

лин

= ΔР

труб

+ ΔР

гидр

+ ΔР

ап

где ΔР

труб

– потери давления на трубопроводе;

ΔР

гидр

– гидростатические потери давления;

ΔР

ап

– потери давления на технологическом аппарате;

Определим гидростатические потери:

ΔР

гидр

=ρgH.

где ρ – 2,1 кг/м³ – плотность греющего пара;

g – 9,81 м/с

– ускорение свободного падения;

Н= L

– L

=4 – высота столба жидкости, м

ΔР

ап

= ΔP

зр

=1,53 кгс/см

ΔР

труб

= ΔР

трен

+ ΔР

мс

где ΔР

трен

– потери давления на трение в трубопроводе;

ΔР

мс

– потери давления на местных сопротивлениях.

гидр

ΔР 2,1 9,81 4 82, 4Па   

Потери на трение определяются по формуле:

VρLλ

ΔР

тр

трен







где λ – коэффициент трения газа в трубопроводе;

тр

– длина трубопровода, равная сумме длин всех его участков;

тр

– диаметр трубопровода, м;

ρ – плотность греющего пара;

V – скорость греющего пара в трубопроводе.

Определим длину трубопровода:

тр

+ L

=40+5+6+7+2+55+9=124 м.

Для того, чтобы определить коэффициент трения необходимо найти число

Рейнольдса. Воспользуемся формулой взятой из табл.6.6 [1]

– коэффициент динамической вязкости газа [2].

Используя уравнение Никурадзе взятое из табл.6.7 [1], найдем

коэффициент трения:

Скорость среды определяем по формуле:

Тогда потери на трение будут равны:

П max

63612

Re 0.0361 0,0361 3827333

1,5 10 400

тр





    

  

0,015 0,015 1,5 10

9810

кгс с

сП







    

0,237 2

0,0032 0, 221/(Re) 0,0032 0,221/ 36,3 3,8 10





     

max

2 2 2

4 17, 67

66, 7

2,1 0, 4

тр

D с

  



  

   

-2 2

трен

3,77 10 124 2,1 66,7

ΔР 54593,9

0,4 2

Па

   

 



Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле:

где ΔР

мс

– потери давления на местных сопротивлениях;

– коэффициент n-ого типа местного сопротивления;

– количество местных сопротивлений n-го типа.

Местные сопротивления:

1. Вход в трубу

1

5.0

вх



[2].

2. Выход из трубы

K 

1

вых



[2].

3. Вентили Внт1 и Внт2. Принимаем в качестве вентилей

Вентиль нормальный D

=350 мм.

2

5,5

Внт





[2].

4. Фланцы

K 

15,0

фл



5. Конфузор:

1

3,0

кон



[1].

6. Диффузор:

1

88,0

диф



[1].

7. Поворота на угол

90

1

0,66





[1].

Таким образом, получаем:

Потери давления в линии:

Перепад давления на регулирующем органе:

Найдем параметр системы

, который характеризует распределение

давления в системе между линией и регулирующим органом при максимальном

расходе среды.

мс n n

Р K

 





    



66,7

(0,5 1 2 5,5 7 0,15 4 0,66 0,3 0,88) 2,1 81141

мс

Р Па             

54593,9 81141 135734,9

труб трен мс

Р Р Р Па      

135734,9 150000 82,4 285817,3

2,9 /

лин труб ап гидр

Р Р Р Р Па

кгс см

         



4,49 2,90 1,59 /

ро сист лин

Р Р Р кгс см      

2,90

1,80

1,59

лин

ро



  



3 Расчет пропускной способности выбор регулирующего органа

Перепад давления на регулирующем органе можно выразить как разность

давлений непосредственно до регулирующего органа и после него:

Давление до регулирующего органа определим как:

где

1труб

Р

– потери в трубопроводе до регулирующего органа.

где:

1трен

Р

- потери давления на трение в трубопроводе до РО.

1мс

Р

- потери давления на местных сопротивлениях до РО.

Потери на трение равны:

Потери давления на местных сопротивлениях:

Тогда получаем:

Сравним

ро

Р

PР

РО



Исходя из этого, запишем формулу для нахождения максимальной

расчетной пропускной способности

max V

1 2ро

Р Р Р  

1 1Пн труб

Р Р Р  

1 1 1труб трен мс

Р Р Р  

2 2 2

3,8 10 58 2,1 66,7

25739

2 2 0, 4

трен

L V

Р Па

 



      

   

 

66,7

(0,5 4 0,15 2 0,66 5,5 0,3) 2,1 38398,3

мс

Р Па          

25739 38398,3 64137, 4 0,65 /

труб

Р Па кгс см    

1 1

8, 26 0,65 7,61

Пн труб

кгс

Р Р Р

см

     

2 1

7,61 1,59 6, 02

ро

кгс

Р Р Р

см

     

7,61

3,81

2 2

Р кгс

см

 

max

2 2

1 2

(1 0.0013 Т )G (1 0.0013 100) 63612

976,7 /

73.6

15,8 Р -Р

K м ч

    

  

