 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| ОБОРУДОВАНИЕ для ДОЗИрОвания жидкостей
Отмеривание жидкостей в производственных условиях производится периодически (мерниками) или непрерывно с помощью специальных машин, аппаратов и приборов: дозировочные насосы и агрегаты (регуляторы напора, измерители расхода и т.п.). Дозировальное оборудование отличается от всех иных видов технологического обрудование тем, что соответствующие технические устройства являются средствами измерений. На их применение и эксплуатацию, помимо правил безопасности, налагаются специфические метрологические правила, определяемые законодательством в области единства измерений. МЕРНИКИ (МЕРНЫЕ СОСУДЫ) В соответствии с правилами Госстандарта России мерные сосуды делят на два класса: эталонные (образцовые) и рабочие. 1. Эталонные (образцовые) мерные сосуды предназначены исключительно для поверки и калибровки рабочих мерников. Максимальная вместимость – 400 дм3. Подлежат обязательной поверке весовым методом в специализированных организациях Госстандарта России. Гарантированный класс точности – (0,1…0,25); достигаемый – (0,025…0,1). Конструктивно представляют собой цельносварной сосуд из нержавеющей стали с цилиндрической обечайкой; коническими днищем и крышкой; с нижним спуском. В крышку вварена цилиндрическая горловина с встроенным шкальным мерным стеклом. Режим дозирования: только порционный – на слив. 2. Рабочие мерные сосуды предназначены для дозирования жидкостей объёмным способом в периодических процессах. Максимальная вместимость –1 м3; сосуды большей вместимости по действующим правилам Госстандарта России не признают мерными.. Технологические мерники подлежат калибровке весовым или объёмным (по эталонному мернику) методом; калибровку может выполнять любая аккредитованная организация, в т.ч., метрологическая служба предприятия. Мерники, используемые для дозирования конечной потребительской продукции, подлежат поверке весовым методом в специализированных организациях Госстандарта России. Рабочие мерники используют как для постепенного (растянутого во времени) дозирования среды в периодических и полупериодических процессах, так и для порционного дозирования – например, в процедурах экстракции или промывки продуктов в процессах фильтрования. Как видно из рисунка 2, мерники суть вертикальные сосуды с цилиндрической обечайкой, поскольку она обеспечивает линейность связи объёма среды с уровнем. Мерники практически всегда оснащают мерными стёклами для визуального отсчёта уровня; мерные стёкла защищают вертикальными стальными уголками.
Рисунок 12.3 - Стальной мерник с рубашкой. Мерники могут быть плоскодонными, с коническим днищем, с вогнутым днищем и плоскими крышками, со сферическими днищами и крышками. Выбор типа мерника определяется требованиями, предъявляемыми к операции отмеривания. К ним относятся: полная эвакуация жидкости из мерника, подача жидкости в аппарат под давлением, необходимость предварительного отстаивания содержимого мерника, повышенная точность дозирования и т.д. Мерники с плоскими днищами (рис. 12.4, а) наиболее дешевые и простые, применяются в тех случаях, когда к операции отмеривания не предъявляется никаких специальных требований. Они не рассчитаны на работу под давлением. Мерники с коническими днищами (рис. 12.4, б) предназначены для работы под атмосферным давлением. Они применяются, если требуется полное удаление жидкости или предварительное ее отстаивание.
рис. 12.4 - Основные конструктивные типы мерников: а – с плоским днищем; б – с коническим днищем; в – с вогнутым днищем и плоской крышкой; г – с эллиптическими днищем и крышкой
Мерники с вогнутыми днищами и плоскими крышками (рис. 12.4, в) применяются, если требуется полная эвакуация жидкости. Такие мерники удобнее при монтаже, чем мерники с коническими днищами. Мерники со сферическими днищами и крышками (рис. 12.4, г) служат для отмеривания при разряжении или под давлением. При помощи мерников измеряют вес или объем жидкости. В первом случае мерники устанавливают на весах, во втором – снабжают измерителями уровня. В качестве устройств, предназначенных для измерения уровня жидкостей в емкостях различного типа (мерники, сборники и т.д.) используются мерные стекла, смотровые окна, поплавковые измерители, пневматические измерители и т.д. Для измерения уровня жидкости в аппаратах, работающих без давления, применяются мерные стекла с кранами. Они представляют собой толстостенные стеклянные трубки диаметром 10–38 мм (рис. 12.5), устанавливаемые на мерниках в специальных штуцерах при помощи фланцев и болтов. Около мерного стекла обычно укрепляется рейка с делениями, соответствующими весовым или объемным единицам, или деления наносятся непосредственно на мерное стекло. Для наблюдения за уровнем жидкости в мерниках, работающих под давлением (до 25 атм), используются прямоугольные мерные стекла без кранов (сечением 17´34 и длиной до 320 мм). Такие стекла устанавливают на прокладках в прямоугольную рамку. Чтобы облегчить наблюдение за уровнем жидкости, прямоугольные мерные стекла снабжают продольными рисками, вызывающими преломление световых лучей, благодаря чему жидкость в сосуде кажется более темной (рис. 12.6).
рис. 12.5 - Мерное стекло с краном
рис. 12.6. - Мерное стекло без крана: 1 – бобышка; 2 – фланец; 3 – стекло; 4 – шпильки; 5 – прокладки; 6 – продольные канавки
Смотровые окна (рис. 12.7) предназначаются для наблюдения за постоянством уровня жидкости в хранилищах и реакционных аппаратах. Измерители этого типа изготовляют из стекол толщиной 10 и 20 мм и диаметром 60 и 165 мм. Стекла устанавливают с помощью мягких прокладок между кольцами, одно из которых приварено к корпусу, а другое затянуто шпильками. Поплавковые измерители уровня обычно применяются в тех случаях, когда производится отмеривание агрессивных жидкостей или жидкостей, обладающих токсическими или огне- и взрывоопасными свойствами. В этих условиях нежелательно расположение кранов в нижней части мерника. Поплавковые измерители уровня разделяются на гильзовые и грузовые. Гильзовый поплавок (12.8, а) обычно выдувается из стеклянной трубки. Его нижний расширенный конец погружен в жидкость, находящуюся в мернике, верхний запаянный конец выведен из аппарата через направляющую стеклянную трубку 1. Трубка 1 находится в стальной трубке 2 с двумя расположенными друг против друга продольными щелями, через которые наблюдают за положением поплавка. К трубке 2 прикрепляется градуированная рейка, каждое деление которой соответствует определенному объему отмериваемой жидкости.
рис. 12.7. Смотровые окна
рис. 12.8. Поплавковые измерители уровня: а – гильзовый поплавок; б – грузовой поплавок; 1 – стеклянная трубка; 2 – стальная трубка; 3 – колпак; 4 – направляющая стальная трубка; 5 – фланец; 6 – блок; 7 – полый металлический шар; 8 – хомут; 9 – направляющая
Нижний конец поплавка, находящийся в аппарате, заключен в направляющую стальную трубку 4. Эта трубка прикреплена при помощи фланца и болтов к штуцеру аппарата. Гильзовые поплавки нередко плохо работают из-за перекосов, возникающих вследствие коррозии трубки (на ее стенках отлагаются продукты коррозии, что вызывает уменьшение зазора между гильзой и трубкой). Грузовой поплавок (рис. 12.8, б), более простой по устройству, может применяться только в аппаратах, работающих без давления. Принцип действия грузового поплавкового измерителя заключается в следующем. Шнур, перекинутый через блок 6, соединяется одним концом с полым металлическим шаром 7, плавающим в жидкости, а другим концом – с грузом, который скользит вдоль рейки с делениями, что дает возможность судить об уровне жидкости в аппарате. Поплавок 7 связан хомутом 8 с направляющей 9 и перемещается только в вертикальном направлении, это гарантирует правильность производимых измерений. Пневматические измерители уровня (рис. 12.9) служат для дистанционного измерения уровня. Принцип действия измерителя заключается в следующем. В мерник вводится трубка, почти достигающая дна, через эту трубку вводится сжатый воздух (или газ), который барботирует через жидкость и удаляется в атмосферу. По величине давления, необходимого для преодоления веса столба жидкости, судят о высоте жидкости в мернике. Это давление показывает манометр, установленный на трубопроводе, подводящем воздух. Для упрощения измерений шкала манометра может быть проградуирована в единицах объема или веса отмериваемой жидкости.
рис. 12.9. Схема установки пневматического измерителя уровня: 1 – мерник; 2 – манометр; h – высота уровня жидкости
ТОЧНОСТЬ ДОЗИРОВАНИЯ МЕРНИКАМИ Объёмное дозирование с помощью мерников – самый простой и дешёвый способ дозирования жидкостей. Однако оборотной стороной является сравнительно невысокая точность дозирования; обусловленная в первую очередь – погрешностью отсчёта объёма и существенной температурной зависимостью показаний шкалы мерника. Погрешность отсчёта объёма выражается следующим соотношением
Температурная погрешность Действительное количество дозируемого вещества определяется его массой
Мерники обеспечивают измерение объёма. Плотность вещества существенно зависит от температуры
Отсюда необходимый объём при рабочей температуре t:
Обычно погрешность дозирования мерниками составляет (0,25…1) %. Эту погрешность можно уменьшить введением температурной поправки; применением термостатируемых мерников с рубашкой, использованием высокоточных уровнемеров или переходом к отсчёту массы (установка мерника на весы).
ВЫБОР МЕРНИКА С целью предотвращения несанкционированной загрузки нештатных продуктов в аппараты и исключения ошибок в количестве загруженных веществ для дозировки каждого продукта в каждый аппарат следует применять индивидуальный мерник. Определяющим размером мерников является номинальный объем, вычисляемый по формуле:
где Vсут,, Vсер – суточный или посерийный объем дозируемой жидкости, м3; а – количество приемов загрузки. Здесь следует учесть (напомнить), что при Vсер> 1м3 количество приёмов загрузки обязательно больше одной (либо необходимо применять несколько мерников). Материалом для изготовления мерника чаще всего служит сталь. Внутреннюю поверхность мерников, предназначенных для дозирования химически агрессивных жидкостей, покрывают слоем защитного материала.
ДОЗИРУЮЩИЕ НАСОСЫ Дозирующие насосы (насосы-дозаторы ) – ДН - предназначены для равномерной подачи жидких сред в аппараты в непрерывных и полунепрерывных (РИС-ПП, РИС-ППН, РИС-ПН) процессах.
Рис. 12.10 – Плунжерные дозировочные насосы (ДН) А) Однопоточный агрегат с плунжерной головкой и ресивером-демпфером Б) Четырёхпоточный с тремя плунжерными и одной мембранной головкой 1) Станина. 2) Двигатель. 3) Червячный редуктор 4) Кривошипная головка с регулируемым ходом . 5) Винт-регулятор хода. 6) Съёмная плунжерная одноходовая головка. 7) Съёмная мембранная одноходовая головка. 8) Ресивер-демпфер.
В практике ХП БАВ наибольшее распространение получили насосные агрегаты с плунжерными и мембранными головками, поскольку именно они наилучшим образом подходят для работы с агрессивными и загрязнёнными средами. Как видно из рис.12.10, насосный агрегат состоит из восьми основных узлов: станины - 1; двигателя - 2; червячного редуктора – 3; блока кривошипных головок с регулируемым ходом – 4 (каждая головка снабжена встроенным винтом-регулятором хода 5; комплекта съёмных плунжерных и мембранных головок – 6,7 (головки могут быть одноходовыми и двухходовыми); ресивера-демпфера - 8. Привод ДН вращается с постоянной скоростью. Регулировка расхода среды осуществляется изменением хода штока кривошипа в дозирующих головках с помощью винтов-регуляторов. В комплект поставки агрегата могут входить головки с различным диаметром камер, что позволяет обеспечить очень широкой диапазон соотношений расходов потоков. Расход каждого потока изменяется в пределах от 1 до 100 % номинального. В настоящее время производят агрегаты для дозирования от 1 до 16 потоков синхронно. В установках с единовременным включением потоков (массообменные процессы) следует применять многопоточные ДН. В реакторных установках (где, как правило, необходимо хотя бы часть потоков регулировать независимо друг от друга) предпочтительно использовать блоки однопоточных ДН. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ НАСОСОВ-ДОЗАТОРОВ Одноходовые головки циклических ДН представляют собой однополупериодные устройства. Действительный цикл дозирования (диаграмма Рис. 12.7а) характеризуется значительными пульсациями расхода относительно среднего (номинального) значения. Двухходовые головки циклических насосов-дозаторов представляют собой двухполупериодные устройства; их цикл дозирования (диаграмма Рис.12.7б) характеризуется значительно меньшими, но также существенными пульсациями расхода относительно среднего (номинального) значения.
V| Рис.12.7 Расходные характеристики | * дозировочных насосов. | * * а) Однополупериодные | * * (одноходовые головки). VCP |---*-----------------*------------------------- | * * |*_______________*__*__*__*__*__*_____ τ½ τ0 τ V| | * * | * * * * б) Двухполупериодные VCP |------*-----------*-------------*-------------* (двухходовые головки). | * * * * | * * * * |*________________*_________________ *____ τ½ τ0 τ
V| | | * * * * * * в) Двухполупериодные VCP |------*-----------*-------------*-----------*------------ с демпфированием. | * * * * * * * | |_________________________________________ τ½ τ0 τ
Для уменьшения масштаба пульсаций расхода в системах дозирования применяют ресиверы-демпферы. Ресивер представляет расширяющийся сосуд с глухой зоной; в этой зоне остаётся газовый пузырь. В фазе нагнетания под действием сопротивления сети пузырь сжимается – жидкость накапливается; в фазе всасывания противодавление сети снижается, пузырь расширяется и выталкивает накопленную жидкость из ресивера в трубопровод. Это и сглаживает пульсации расхода. Производительность серийных циклических насосов-дозаторов находится в пределах от 200 мл/ч до 10 м3/ч. Класс точности (0,1…0,5). Важным достоинством циклических насосов-дозаторов является присущая насосам такого типа устойчивая расходно-напорная характеристика (Рис.12.8). Расход сохраняется практически постоянным при внешнем давлении (сопротивлении сети), составляющем до (90…95) % от максимально допустимого; затем резко снижается до нуля. Поэтому циклические ДН можно использовать в установках высокого давления. V| | Рис.12.8 - Расходно-напорная | характеристика циклических V0 |**************************|***** дозировочных насосов. | | ** | | * |_________________________ |______*________ РРАБ РКРИТИЧ P Рабочее давление следует ограничить пределом порядка 80 % критического: РРАБ = Р0 + РГИДР ≤ 0,8 РКРИТИЧ , (12.8) Где Р0 – статическое давление в системе; РГИДР – гидравлическое сопротивление сети. Недостатком этих дозаторов является необходимость ручной регулировки расхода. Для дозирования сред с большими расходами используют агрегаты на базе центробежных или осевых насосов с автоматической регулировкой расхода. Для измерения расхода неэлектропроводных сред используют инерциальные (кориолисовы) датчики, а в электропроводных средах - электромагнитные.
ВЕСЫ И ВЕСОВЫЕ ДОЗАТОРЫ Пространственно-временные отношения в нашей Вселенной определяются гравитационными взаимодействиями, а масса – суть гравитационный заряд. Поэтому измерения массы, длины и времени лежат в основе всех физических, химических, технических измерений. Соответственно, единицы длины, массы и времени во всех системах являются единственными эмпирическими нередуцируемыми единицами величин. Весы (приборы измерения массы) – являются наиглавнейшим измерительным инструментом всей химии и химической технологии. Особое значение для химии измерения массы имеют в силу трёх фундаментальных причин. 1) Гравиметрические измерения (и - как известно из курса аналитической химии – гравиметрический анализ) суть самые точные измерения. 2) До настоящего времени самостоятельный эталон моля как единицы количества вещества не создан. Смысл и размеры всех «химических» аналитических величин (начиная собственно с моля и концентрации) явным образом определены в своих дефинициях через массу (ISO 3435, ГОСТ 8.417, РМГ 29-99). 3) Массу можно измерить для любых веществ и материалов (как бертоллидов, так и дальтонидов) до и/или без выполнения анализа их состава и структуры – т.е., для веществ как известных, так и неизвестных. Это обстоятельство не изменится даже после создания эталона моля. Прямо или косвенно весовые измерения лежат в основе всех химических измерений. В современной технике используют ряд типов весов и весовых автоматов. Область применения весов определяется их устройством, наибольшим (НПВ) и наименьшим (НмПВ) пределами взвешивания, основной погрешностью. Общая их характеристика дана в таблице 12.1 Таблице 12.1 – Применение основных типов весов
|
, (12.3)
(12.4)
(12.5)
(12.6)
, (12.7)