Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Полагаю, что остроту дискуссии о роли и значении того или иного национального языка в государстве могут превысить только теологические споры. Настаив...полностью>>
'Закон'
О наделении органов местного самоуправлениямуниципальных районов и городских округовЗабайкальского края отдельными государственнымиполномочиями Россий...полностью>>
'Учебник'
Хотелось ли вам когда-нибудь выучить иностранный язык? Причем точно также быстро, как осваиваешь чужую азбуку. Если да, то арахау – то, что нужно. Эт...полностью>>
'Документ'
На территории России солнечное затмение 29 марта 2006 г. началось в 14 часов 59 минут по московскому времени на Черноморском побережье. Лунная тень п...полностью>>

Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (2)

Главная > Методические указания
Сохрани ссылку в одной из сетей:

8,9  S

С0 = (6.15)

h

где  - относительная диэлектрическая проницаемость для кварца = 4,5);

h - толщина кристалла, м;

S- площадь пластины, м2.

В тензометрических преобразователях давления используется явление изменения сопротивления металлических проволочных и полупроводниковых резисторов при их деформации.

Обычно тензометрические датчики наклеивают на упругие элементы (например, мембраны) преобразователей давления и включают в мостовые измерительные схемы.

Относительное изменение сопротивления R линейно зависит от изменения длины l и определяется по формуле

R Кq l Кq F

= = (6.16)

R l S EG

где Кq - коэффициент тензочувствительности (0,5 – 2,5);

F - сила, приложенная к площади упругого элемента , кН;

ЕG – модуль упругости, ГПа;

S – площадь упругого элемента, мм2.

В емкостных преобразователях давления использовано явление изменения емкости плоского конденсатора при изменении расстояния между его обкладками под действием давления.

Емкость плоского конденсатора С, Ф определяется по формуле

С = (6.17)

где а – абсолютная диэлектрическая постоянная, Ф/м;

S – площадь пластины, м2;

d – расстояние между пластинами, м.

6.3 Измерение расхода жидкости и газа (задача 2 для вариантов 15-30)

Расход вещества – это масса или объем вещества проходящего через известное сечение в единицу времени (м3/с, кг/с).

1 Измерение расхода методом переменного перепада давления

Расходоизмерительная система состоит из сужающего устройства (диафрагма, сопло), устанавливаемого в трубопроводе, импульсных трубок и дифманометров.

Действие расходомеров этого типа основано на измерении перепада давления потока на сужающем устройстве. Объемный расход газов и жидкостей QV , м3/с через сужающее устройство определяется по формуле:

QV = αQ*C*mQ2 (6.18)

где αQ - коэффициент расхода (приложение В);

C - коэффициент сжимаемости (для жидкости C = 1);

V - плотность жидкости или газа, кг/м3;

Р - перепад давления, Па;

mQ - d/D – характеристический коэффициент (0,05 mQ 0,6);

d - диаметр сужающего устройства, м;

D - диаметр трубопровода, м.

При измерении расхода с помощью сужающих устройств требуются нормированные условия среды (температура и атмосферное давление).

2 Турбинные расходомеры

В турбинных расходомерах основным элементом служит турбинка (крыльчатка), вращающаяся в потоке жидкости. Вращение передается через специальный механизм к счетному устройству. Частота вращения турбинки , рад/с определяется по формуле

K Vср K QV

 = = (6.19)

l S * l

где К – постоянный коэффициент для данного типа счетчика;

l - шаг лопастей турбинки, м;

S - площадь поперечного сечения трубы, м2;

QV – объемный расход, м3/с;

Vср – средняя скорость потока, м/с.

3 Объемные расходомеры

В объемных расходомерах вращаются два подвижных элемента (шестерни), отмеривающие при своем движении определенные объемы жидкости (измерительный объем). Объемный расход определяется по формуле:

q n

QV = (6.20)

t1 – t2

где q - измерительный объем, м3;

n – количество измеренных объемов;

(t1 – t2) – промежуток времени, с.

Контроль и учет расхода жидкости проводится по результатам подсчета числа оборотов шестерен.

4 Индукционные (электромагнитные) расходомеры

Индукционные расходомеры служат для непосредственного преобразования расхода в электрический сигнал. Они предназначены для измерения расхода проводящих жидкостей. Действие индукционных расходомеров основано на возникновении ЭДС в трубопроводе между полюсами электромагнита, которая снимается с помощью электродов.

ЭДС определяется по формуле

B*D*Q

E = B* D* Vср = (6.21)

S

где В - магнитная индукция между полюсами электромагнита, Тл;

D - внешний диаметр трубы, равный расстоянию между электродами, м;

S - площадь поперечного сечения трубы, м2.

Для тонкостенных трубопроводов ЭДС определяется по формуле:

4 В Q

Е = (6.22)

D

6.4 Измерение уровня (Задача 3 для вариантов 1-16)

1 Поплавковые уровнемеры действуют по принципу перемещения поплавка на поверхности жидкости. Это перемещение затем с помощью механической или электрической передачи поступает на прибор. Уравнение равновесия систем имеет вид:

V V + mпр = mп mтр, (6.23)

где V - объем вытесняемой поплавком жидкости, м3;

V - плотность жидкости, кг/м3;

mпр, mп, mтр, - соответственно масса противовеса, поплавка, неуравнове-шенной части троса.

  1. Пьезометрические (гидростатические) уровнемеры основаны на принци-пе продувания воздуха через пневматическую трубку, опущенную в резервуар и измерения гидростатического давления Р, Па по формуле

Р =qh, (6.24)

где  - плотность жидкости, кг/м3;

q - ускорение силы тяжести, м/с2;

h - высота столба жидкости, м.

3 Принцип работы уровнемеров–дифманометров основан на измерении разности давлений жидкости в резервуаре и уравнительном сосуде. Дифманометры-уровнемеры следует градуировать при определенной плотности жидкости.

Разность давления в уровнемерах-дифманометрах равна гидростатическому давлению столба жидкости и определяется по формуле

Р =qh (6.25)

4 Электрические преобразователи уровня (емкостные) основаны на использовании емкостного метода, т.е. зависимости конденсаторного устройства от уровня заполняющей его жидкости. Устройство емкостного уровнемера представляет собой параллельно соединенные цилиндрические конденсаторы С1 (образован частью электродов и жидкостью, уровень которой изменяется) и С0 (образован частью электродов и воздухом). Емкость уровнемера определяется по формуле:

2

С = С1 + С0 = [lа2 + (l0l) а1] (6.26)

ln (D1/D2)

где l0 и l - полная длина цилиндра (резервуара) и длина его, заполненная жидкостью, м;

а1 и а2 - абсолютные диэлектрические проницаемость воздуха и жидкости, Ф/м;

D1 и D2 - диаметры внешнего цилиндра (резервуара) и внутреннего

цилиндра (электрода), м.

Сх

Рисунок 4 – Емкостной уровнемер

5 Волновые уровнемеры действуют по принципу отражения звуковых или электромагнитных волн от поверхности измеряемой жидкости. Обычно в волновых уровнемерах измеряется время запаздывания отраженного сигнала относительно излучаемого по формуле

2h

 = (6.27)

V

где h – расстояние от излучателя до поверхности, м;

V – скорость распространения волны в среде над измеряемой

поверхностью, м/с;

Скорость распространения электромагнитной волны V, м/с зависит от свойств среды и определяется по формуле-

V = (6.28)

где a , a - абсолютная диэлектрическая (Ф/м) и магнитная (Гн/м) проницае-мость среды.

Например, скорость распространения электромагнитных волн в воздухе составляет 299 106 м/с.

Скорость звуковой волны V, м/с в воздухе определяется по формуле

V = = cKRT, (6.29)

где c - коэффициент сжимаемости газов, м2/Н;

KR - универсальная газовая постоянная, равная 8134 Дж(кг К);

Р, Т - давление, Па и температура среды, К;

 - плотность среды, кг/м3.

6.5 Измерение влажности воздуха, газа (Задача №3 для вариантов 17-23)

1 Психрометрический метод

Он основан на использовании зависимости относительной влажности воздуха от разности температур сухого и влажного термометров. Для определения влажности используется психрометрическая таблица

(приложение Г). Приборы, основанные на психрометрическом методе, оснащены двумя одинаковыми термометрами (термосопротивлениями), один из которых постоянно влажный. При этом используются различные мостовые схемы, рисунок 5. Условие равновесия моста (рисунок 5) определяется по формуле

(RM+R+RX)R4 = (RC+R-RX)R2 (6.30)

где RM – сопротивление влажного термометра (термосопротивление);

RC – сопротивление сухого термометра (термосопротивление).

R

R5 Rc

RM

R4

R2

Uпит

Рисунок 5 – Мостовая схема психрометра

  1. Конденсационный метод

Конденсационный метод основан на определении относительной влажности по известным температурам воздуха (газа) и точки росы. Эта точка

контролируется визуально или с помощью фотоэлементов. При расчетах можно пользоваться следующим выражением для относительной влажности:

а + Т – в (Т – Тd)

 = * 100% , (6.31)

а + Т + в (Т – Тd)

где Т и Тd - температура воздуха и точки росы, К;

а и в - постоянные коэффициенты (в диапазоне температур воздуха 293 313К, а = 105, в = 3,9).

Одна из схем гигрометра приведена на рисунке 6.

3 2

1-источник света; 2- зеркальце; 3- фотоэлемент; 4- усилитель; 5- реле;

6 -полупроводниковая батарея; 7-термоэлектрический преобразователь

Рисунок 6 – Фотоэлектрический гигрометр

Охладителем является полупроводниковая термоэлектрическая батарея 7, работающая по принципу эффекта Пельтье: повышение температуры одного спая и понижение температуры другого спая при прохождении тока в термоэлектрической цепи. К холодному спаю полупроводникового элемента батареи припаяно металлическое зеркальце 2. Для измерения температуры зеркальца к его поверхности припаян термоэлектрический преобразователь, подключенный к милливольтметру.

В отсутствии на поверхности зеркала конденсата, падающий на него от источника света 1 световой поток отражается и попадает на фотоэлемент 3. В цепи фотоэлемента проходит фототок, который усиливается электронным усилителем и управляет работой реле 5. При этом через термоэлемент полупроводниковой батареи 6 проходит ток и зеркало охлаждается. Появление конденсата на поверхности зеркала приводит к рассеянию светового потока, уменьшающего освещенность фотоэлемента, уменьшению фототока и переключению реле, при котором питание термоэлемента отключается. Так как окружающая температура выше температуры зеркала, конденсат с поверхности зеркала быстро испаряется, и реле вновь включает в работу термоэлемент полупроводниковой батареи.

  1. Емкостные влагомеры

Емкостные влагомеры работают по принципу изменения емкости конденсатора, в котором измеряемое вещество играет роль диэлектрика, с изменением его влажности.

Емкость цилиндрического конденсатора определяется по формуле

СХ= (6.32)

где а - абсолютная диэлектрическая проницаемость измеряемого вещества, Ф/м;

l - высота слоя измеряемого вещества, м;

D1 и D2 - внешний и внутренний диаметры измерительного конденсатора, м.

7 Задания для контрольной работы

Вариант 1

1. При изменении температуры на 10С относительное изменение высоты столбика ртутного термометра составляет 1,02 по сравнению с первоначаль-ным. При каком изменении температуры оно будет 1,05, если коэффициент объёмного расширения ртути 1,72 10-4 1/К?

2. Атмосферное давление в зоне установки двухтрубного манометра, заполненного ртутью с v=14 г/см3, равно 101,3 кПа. Определить избыточное и абсолютное давления, если разность уровней 100 мм.

3. В поплавковом уровнемере масса поплавка 2,8 кг, объём 420 см3, масса противовеса 2 кг. При измерении верхнего уровня поплавок находится на расстоянии 5 м от дна резервуара, а противовес – на расстоянии 2 м, масса троса 0,2 кг на погонный метр. Определить, какая часть объема поплавка будет погружена, если плотность измеряемой жидкости 950 кг/м3.

4. Автоматизация нефтяных и газовых скважин.

5. Виды и методы измерений. Погрешности измерений.

Вариант 2

1. Каким должен быть рабочий ход стержня длиной 100 мм латунного термометра расширения со шкалой -100…+5000С? Коэффициент линейного расширения принять 0,2 10-4 1/К.

2. Абсолютное давление контролируемой среды менялось от 50 до 120 кПа, атмосферное давление 101,3 кПа. Определить, в каких пределах меняется разность уровней в двухтрубном манометре, заполненном ртутью с v=14 г/см3.

3. Масса поплавка уровнемера 3 кг. При измерении нижнего уровня он находится на расстоянии 0,2 м от дна резервуара, а противовес массой 2 кг – на высоте 3,5 м. Масса троса 0,2 кг на погонный метр. Определить наименьший объём, который должен иметь поплавок, если плотность жидкости 1000 кг/м3.

4. Автоматизированные групповые измерительные установки для измерения дебита скважин.

5. Средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений.

Вариант 3

1. При увеличении перепада температур на 200С относительное изменение длины стержня равно 1% от первоначального значения l0. Найти коэффициент линейного расширения материала стержня дилатометрического термометра.

2. Жидкостный манометр отградуирован при атмосферном давлении 101,3 кПа на измерение абсолютного давления до 130 кПа. Изменится ли избыточное давление прибора, заполненного ртутью, при падении атмосферного давления до 97 кПа? Определить относительную погрешность измерения абсолютного давления, если показание прибора соответствует 130 кПа.

3. Определить передаточное число редуктора поплавкового уровнемера, одно из колёс которого связано с барабаном, наматывающим трос, другое – со стрелкой указателя, если при перемещении поплавка от 0 до 1,5 м угол поворота указателя равен 270. Диаметр барабана 100 мм.

4. Автоматизированные сепарационные установки нефти.

5. Анализаторы содержания солей в нефти.

Вариант 4

1. Длина указателя дилатометрического термометра равна 150 мм, а расстояние от её точки крепления до латунного стержня (l=0,2 10-41/К) равно 15 мм. Найти цену деления и чувствительность термометра, если начальная длина стержня l0=50 мм.

2. Жидкостный манометр, заполненный спиртом, градуируется при температуре 20С; плотность спирта V0=800 кг/м3. Определить, как изменится чувствительность прибора при температуре 30С, если рV=790 кг/м3. Найти погрешность измерения давления Ризб= 1кПа.

3. Контактно-механический уровнемер рассчитан на измерение уровня до 5 м. Сколько оборотов сделает электромеханическая лебёдка диаметром 0,5 м? Выбрать коэффициент передачи редуктора, связывающего лебёдку с сельсином-датчиком, если его поворот должен быть не более 180.

4. Автоматизированные блочные дожимные насосные станции нефти.

5. Деформационные манометры. Конструкция, принцип действия, область применения деформационных манометров.

Вариант 5

1. Выбрать соотношение плеч рычага дилатометрического термометра с диапазоном измерения –100…+500С так, чтобы его шкала имела линейный размер 60 мм. В термометре используется латунный стержень (l =0,2 10-41/К) длиной l0 =100 мм

2. Длина каждой из трубок U-образного манометра 0,5 м. Для каких избыточных давлений можно использовать манометр, если его заполнить ртутью (рV=13800 кг/м3)?

3. На рисунке 7 приведена принципиальная схема мембранного сигнализа-тора уровня. При каком давлении среды сработает сигнализатор с мембраной диаметром 50 мм и толщиной 0,5 мм, если модуль упругости материала мембраны Е =20 ГПа, а рабочий ход микропереключателя 2 мм?

4. Автоматизированные блочные установки подготовки нефти.

5. Измерительные преобразователи давления тензорезисторные. Конструкция, принцип работы, область применения измерительных преобразователей давления.


1 – мембрана, 2 – диск, 3 – возвратная пружина,

4 – микропереключатель, 5 - корпус

Рисунок 7 – Мембранный сигнализатор уровня

Вариант 6

1. На какие давления должна быть рассчитана термосистема жидкостного манометрического термометра со шкалой от –1000С до 5000С, если при 20С давление 1,5 МПа, а коэффициент объёмного расширения V = 2*10-3 1/ С?

2. На рисунке 8 приведен грузопоршневой манометр. Диаметр поршня 50 мм. Рассчитать массу груза таким образом, чтобы с помощью манометра можно было измерить давление до 10 кПа.

3. Мембранный сигнализатор (рисунок 7) используется для сигнализации верхнего уровня жидкости плотностью V= 950 кг/м3. При какой толщине слоя над осью мембраны включится сигнализатор, если давление срабатывания мембраны 500 Па.

4. Электрический способ очистки нефти в электродегидраторах.

5. Анализаторы содержания воды в нефти.

1 – груз, 2 – поршень, 3 – измерительный цилиндр

Рисунок 8 – Грузопоршневой манометр
Вариант 7

1. Найти начальный перепад температур термобаллона, если при его увеличении на 200С давление в термосистеме газового манометрического термометра увеличилось в 2 раза. Коэффициент объемного расширения газа равен 0,0036 1/К.

2. Мембрана манометра диаметром 80 мм, толщиной 0,8 мм, с модулем упругости 150 ГПа деформируется под действием давления от 2 до 5 мм. Найти диапазон измеряемых давлений.

3. Показания дифманометра пьезометрического уровнемера 5 кПа. Определить значения уровня жидкости номинальной плотностью V=880 кг/м3 в резервуаре.

4. Автоматизированные блочные установки сдачи товарной нефти.

5. Глубинные манометры для измерения давления нефти, газа в скважинах.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (1)

    Методические указания
    Рабочая программа учебной дисциплины «Автоматизация производственных процессов» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 13050251 «Сооружение и
  2. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (3)

    Методические указания
    Программа дисциплины «Электрооборудование предприятий нефтегазовой отрасли» предусматривает изучение электротехнических установок и комплексов предприятий добычи нефти и газа.
  3. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 240404 «Переработка нефти и газа»

    Методические указания
    Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников со­ставлены на основе ГОС СПО по специальности240404 «Переработка нефти и газа» и примерной программы по дисциплине «Химия и технология нефти и газа» базового уровня СПО.
  4. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 27011651

    Методические указания
    Дисциплина «Основы электронной и микропроцессорной техники» предназначена для реализации Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки студентов по специальности 27011651 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования
  5. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 250202 Лесное и лесопарковое хозяйство (2)

    Методические указания
    Целью изучения дисциплины «Ботаника» является профессиональная подготовка выпускников в области морфологии, анатомии, физиологии и систематики растений.

Другие похожие документы..