Технічні вимоги до дозаторaм рідини

* Щільність при температурі кипіння.
** Кипіння без розкладання при тиску 47 мм рт.ст.
*** В'язкість при -173 ° С.

Зміни таких характеристик рідини, як в'язкість і щільність, в залежності від змінних в часі параметрів технологічного процесу вимагають введення корекції для підтримки необхідної точності дозування. На щільність і в'язкість впливає температура, а також концентрація розчинів (рис. 1-3). Хоча наведені дані не охоплюють усього різноманіття параметрів технологічних установок і дозованих рідин, вони дають досить повне уявлення про широту діапазонів зміни окремих параметрів.

Мал. 1. Залежність щільності деяких рідин від температури.
1 - анілін; 2 - вода; 3 - бензол; 4 - спирт етиловий.

Мал. 2. Залежність в'язкості деяких рідин від температури.
1 анілін; 2 - вода; 3 - ацетон; 4 - бензол;
5 - спирт етиловий; 6 - сірковуглець;
7 - чотирихлористий вуглець;
8 - хлороформ.

Мал. 3. Залежності щільності і в'язкості
водних розчинів гліцерину від концентрації N.

У ряді випадків доцільно приведення дозируемой рідини в стан, що дозволяє спростити дозатор. Так, рідини підвищеної в'язкості в окремих випадках можуть бути приведені в менш в'язкий стан підігрівом.

Величина продуктивності і якості дозируемой рідини змінюються від процесу до процесу в широких межах. Забезпечення потрібної продуктивності вимагає застосування різних типорозмірів дозування устаткування. Регулювання продуктивності на конкретній технологічній установці виконується, як правило, при порівняно невеликих змінах витрат і лише в деяких випадках мінімальний витрата до максимального досягає відносини 1:10. Такі межі регулювання можуть бути досягнуті на більшості типів дозаторів. Залежно від характеру процесу може вимагатися як дистанційне або місцеве зміна продуктивності, так і автоматичне керування уставкой продуктивності.

Автоматичне регулювання продуктивності забезпечує сталість витрати або підтримання значення витрати, що визначається зовнішнім сигналом. Автоматичне регулювання продуктивності більшості хімічних апаратів можливо при забезпеченні заданого об'ємного або масової витрати, а також при дозуванні одного з компонентів суміші. В даний час переважне поширення набули системи регулювання об'ємної витрати. Однак разом з вдосконаленням технології неминуче підвищення вимог в частині масової витрати і витрати одного з компонентів.

Дистанційне та місцеве зміни продуктивності використовуються головним чином при первісної налагодження технологічного процесу, а також при зміні складу або співвідношення дозовані компоненти. Певне уявлення про величинах продуктивності дозаторів рідини і необхідної їх точності можна отримати з табл. 2.

Вимоги до точності дозування в більшості технологічних процесів приблизно однакові, і допустимі відхилення становлять 0,5 - 2% за обсягом. У деяких технологічних процесах вимоги до точності трохи вище (0,1 - 0,2%). Разом з тим вимоги до рівномірності подачі, що є не чим іншим, як точністю за малі проміжки часу, змінюються досить значно. Якщо в процесах, пов'язаних з відмірюванням порцій рідини, або при подачі рідини в циклічні змішувачі рівномірність не має істотного значення, то в процесах безперервних, таких як безперервне перемішування, рівномірність подачі рідини має вирішальне значення, що визначає в ряді випадків здійсненність всього процесу і якість одержуваного продукту. Взагалі, рівномірність подачі може бути непрямим критерієм для оцінки досконалості обладнання.

Визначення точності дозування рідини може здійснюватися тими ж способами, що і сипучих матеріалів. Справедливими залишаються і закономірності зміни точності від величини проб або часу їх відбору, а також критерії для її оцінки.

При дозуванні рідин, як і при дозуванні сипучих матеріалів. причиною похибок можуть бути: недосконалість самого дозуючого пристрою і неоднорідність переробляється продукту. Похибки, що викликаються недосконалістю дозатора при роботі з рідинами, роблять основний вплив на общуюточность дозування. До числа факторів, що впливають на точність дозування, слід віднести: відхилення від розрахункових розмірів робочих органів і особливо профільних елементів, тертя і люфти в передавальних механізмах, неякісність ущільнення рухомих частин, що призводить до витоку і втрати тиску, нестабільність числа обертів приводів, зокрема , при перехідних режимах, пов'язаних зі зміною перепаду тиску, і т. д. Учетперечісленних факторів вимагає вдосконалення конструкцій або веде до внесення поправок і складання тарувальних графико в процесі експлуатації.

Вплив випадкових факторів, пов'язаних з неоднорідністю дозируемой рідини, веде до тих самих наслідків, що і при дозуванні сипучих матеріалів. Однак при визначенні точності дозування рідин є і специфічні особливості. Один з факторів, що визначають точність дозування сипких матеріалів, - прохід часток у кромки, що обмежує прохідний перетин, при роботі з рідинами майже не має значення. Тільки при роботі з дуже вузькими щілинами, гідравлічний радіус яких дорівнює розмірам молекул або мицелл рідини, ефект виходу з-за кромки починає позначатися. В інших же випадках прохід рідини через отвори призводить лише до появи стабільного в часі відхилення витрати рідини в порівнянні з теоретичним. Зазвичай така зміна витрати враховується в формулах коефіцієнтом витрати μ. Його фізичний зміст досить детально проаналізовано в наявній літературі, де показано, що він має кілька складових. Одна зі складових є, мабуть, наслідком впливу ефекту звуження прохідного перерізу як за рахунок виходу частинок рідини, так і за рахунок їх гальмування на Мікронерівності в площині діафрагм.

Значно більший вплив на точність дозування рідин надають: коливання перепаду тиску на вході і виході дозуючого пристрою, зміна в'язкості і щільності при зміні температури або складу рідини. В цілому в ряді випадків вплив цих факторів, як це можна зробити висновок з графіків рис. 1-3, настільки значно, що без їх урахування неможливо досягнення необхідної точності. Так, відхилення масової кількості води при об'ємному дозуванні в інтервалі температур від 0 до 100 ° тільки за рахунок зміни щільності можуть становити ± 2%. Ще одним фактором, що підлягають обліку при дозуванні рідин під високими тисками, є стисливість рідин. Стисливість рідин є результатом не тільки тиску, а й температури і складу. Причому при підвищенні температури стисливість рідин, як правило, зростає, а при збільшенні концентрації розчинених речовин - падає. Для врахування впливу перерахованих факторів на точність дозування необхідні не завжди наявні в літературі характеристики дозованих рідин в робочому діапазоні температур, тисків і концентрацій. Більшість факторів, що визначають точність дозування рідин, змінюються в часі порівняно повільно, і в кожен даний момент величина миттєвого відхилення величини витрати визначається твором приватних похибок

Ймовірна величина похибки визначається з наступної формули:

δв = √ δ1 + δ2 +. + Δn,

де δ1, δ2. δn - величина приватної похибки;
δмакс - максимальне миттєве значення похибки;
δв - ймовірна похибка за тривалий проміжок.

Стійкість процесу безперервного дозування рідин є необхідною умовою його застосування. Для оцінки стійкості залишаються вірними критерії, прийняті для сипучих матеріалів. Забезпечення стійкості досягається, з одного боку, вибором раціональної схеми і конструкції дозировочного пристрою, і з іншого боку, стабілізацією властивостей рідини, наприклад, за рахунок теплового режиму. У деяких випадках доцільні регулювання концентрації або консистенції дозируемой рідини і її очищення від сторонніх домішок (зважених часток і розчинених газів).

Дозатори рідини. застосовувані в різних технологічних установках, знаходяться під впливом різноманітних факторів, що залежать як від дозируемой рідини, так і від зовнішнього середовища в місці установки дозатора. Значний вплив на вибір типу і конструктивне оформлення дозатора надають властивості і стан дозируемой рідини. Найважливішими з цих факторів є температура, агресивність, абразивність, консистенція, огнеопасность і токсичність. Великий вплив на конструкцію надає також необхідний перепад тисків і абсолютне значення тиску в апараті, в який проводиться дозування.

Зразкові значення перерахованих факторів в існуючих в даний час установках наведені в табл. 3.

Параметри технологічного процесу і дозується матеріалу

Зразкові межі вимірювання