3. Регулированиедавления

Давление является показателем соотношения расходов газовой фазы на входе в аппарат и выходе из него.Постоянство давления свидетельствует о соблюдении материального балан-са по газовой фазе.Обычно давление(или разрежение)в технологической установке стабили-зируют в каком-либо одном аппарате,а по всей системе оно устанавливается в соответствии с гидравлическим сопротивлением линии и аппаратов.Например,в многокорпусной выпарной установке(см.рис. 3.8,а)стабилизируют разрежение в последнем выпарном аппарате.В ос-тальных аппаратах при отсутствии возмущений устанавливается разрежение,которое опреде-ляется из условий материального и теплового балансов с учетом гидравлического сопротив-ления технологическойлинии.

В тех случаях,когда давление существенно влияет на кинетику процесса(например,в процессе ректификации),предусматривается система стабилизации давления в отдельных ап-паратах(рис. 3.8,б).Кроме того,при регулировании процесса бинарной ректификации часто в качестве косвенного показателя состава смеси используют ее температуру кипения,которая однозначно связана с составом лишь при постоянном давлении.Поэтому в продуктовых рек-тификационных колоннах обычно предусматривают специальные системы стабилизации дав-ления.

4

_PC 5

1

Раствор

Греющийпар

Вода

3

2 ₁

Упаренный

а раствор

б

Рис.3.8

а–регулирование разряжения вмногокор-

б–АСР

давления

в ректификационнойко-

пусной выпарнойустановке:

1,2–выпарные аппараты;3–барометрическийкон- ^лонне:

денсатор;4–регулятор разрежения;5–регулирующий клапан.

Регулированиеразряже-

ния в многокорпусной выпар-ной установке.В даннойсисте-

1–колонна;2–дефлегматор;3–флегмовая ёмкость;4

–регулятор давления;5–регулирующийклапан.

1

ме регулирующим воздействием является расход охлаждающей воды в барометрический конден-сатор,который влияет наско-

рость конденсациивторичного

а

пара.

Газ

2

PDC

3

Регулирования перепада давления.В таких аппаратах ре-гулируется перепаддавления,

Рис. 3.9.Схема регулирования перепададавления:

а–в колонном аппарате с насадкой;б–в аппарате с кипящем слоем(1–аппарат;2–регулятор перепада давления;3–регулирующий клапан).

характеризующий гидродинамический режим,который влияет на протекание процесса(рис. 3.9).

4. Регулированиетемпературы.

Температура является показателем термодинамического состояния системы и исполь-зуется как выходная координата при регулировании тепловых процессов.Динамические ха-рактеристики объектов в системах регулирования температуры зависят от физико-химических параметров процесса и конструкции аппарата.Поэтому общие рекомендации по выбору АСР температуры сформулировать невозможно,и требуется анализ каждого конкретногопроцесса.

К общим особенностям АСР температуры можно отнести значительную инерционность тепловых процессов и промышленных датчиков температуры.Поэтому одна из основных за-дач при проектировании АСР температуры–уменьшение инерционностидатчиков.

Рассмотрим,например,динамическиехарактеристикитермометравзащитномчехле

(рис.3.10).

123

^3^2^1

₀

а б

Рис. 3.10.Принципиальная(а)и структурная(б)схемытермометра:

1–защитныйчехол;2–воздушнаяпрослойка;3–стенкатермометра;4–рабочаяжидкость.

Структурную схему термометра можно представить как последовательное соединение четы-рех тепловых емкостей(рис. 3.10,б):защитного чехла1,воздушной прослойки2,стенки тер-мометра3и собственно рабочей жидкости4.Если пренебречь тепловым сопротивлением ка-ждого слоя,то все элементы можно аппроксимировать апериодическими звеньями1-го поряд-ка,уравнения которых имеютвид:

d_j

^Mjcpj

dt

_j1F_j1(_j1_j)_j2Fj2(_j_j1),

или

j1,4;

d_j

₅0

где

T_j _j

dt

^kj1^j1^kj2^j1^,

T_j

^Mj^cpj

;

^j1^Fj1^j2^Fj2

(3.1)

^kj1

^j1^Fj1



^j1^Fj1^j2^Fj2

^;kj2

^j2^Fj2

 ;

^j1^Fj1^j2^Fj2

M_j–масса соответственно чехла,воздушной прослойки,стенки и жидкости; c_pj–удельные теплоемкости;α_j1,α_j2–коэффициенты теплоотдачи; F_j1, F_j2–поверхноститеплоотдачи.

Как видно из уравнений(3.1),основными направлениями уменьшения инерционности датчиков температурыявляются:

• повышение коэффициентов теплоотдачи от среды к чехлу в результате правильного выбора места установки датчика;при этом скорость движения среды должна быть мак-симальной;при прочих равных условиях более предпочтительна установкатермомет-

ров в жидкой фазе(по сравнению с газообразной),в конденсирующемся паре(по срав-нению с конденсатом)и т.п.;

• уменьшение теплового сопротивления и тепловой емкости защитного чехла в результа-те выбора его материала итолщины;

• уменьшение постоянной времени воздушной прослойки за счет применения наполни-телей(жидкость,металлическая стружка);у термоэлектрических преобразователей(термопар)рабочий спай припаивается к защитномучехлу;

• выбор типа первичного преобразователя;например,при выборе термометра сопротив-ления,термопары или манометрического термометра необходимо учитывать,что наи-меньшей инерционностью обладает термопара в малоинерционном исполнении,наи-большей–манометрическийтермометр.