Курсовая работа: Разработка измерительных каналов автоматизированной системы управления технологическим процессом

Характеристика среды и установочные данные

Пожалуйста, приведите следующие данные для каждой точки измерения. влажность сушильный бумагоделательный монтаж

Характеристика среды и установочные данные (продолжение)

Описание способа, места установки, и особенностей монтажа элементов каналов (чувствительных элементов, измерительных преобразователей, импульсных линий; вспомогательных устройств и т.д.)

Счетчика пара с вихревым расходомером «Ирга-РВ». Конструктивно расходомер состоит из трех блоков: первичного преобразователя расхода «Ирга-РВП», электронного блока «ВР- 100В» и блока питания. Монтируется в трубопровод при помощи фланцевого метода крепления так, чтобы до и после расходомера был прямой участок трубопровода.

Термопреобразователь с несменным сенсором «WTOPGN-6» монтируется при помощи врезания термопреобразователя в трубопровод.

Демонтаж и монтаж манометра осуществляется при условии, что в трубопроводе нет давления. Устройство должно быть расположено в рабочем положении (возможно отклонение на 5 градусов в любую сторону) или соответственно знаку, находящемуся на циферблате. Монтаж производится с вращением исключительно с задействованием штуцера и гаечного ключа.

Инфракрасный датчик влажности и массы бумажного и картонного полотна А327can устанавливается на выходе бумажного полона из сушильной части БДМ.

2. Расчетная часть

Расчет сушильной части бумагоделательной машины

Данные для расчета

Бумага -- чертежная

В0 = 4200 мм -- обрезная ширина

V = 500 м/мин -- скорость БДМ

q = 120 г/м2 -- масса 1м2 вырабатываемой бумаги

w = 14 кг/м2*ч -- удельный съем воды с рабочей сушильной поверхности

Тк = 95% - конечная сухость бумаги (после сушильной части)

Тн = 42% - начальная сухость бумаги ( перед сушильной частью)

tн = 45оС - температура бумаги перед сушильной части

tк = 95оС - температура бумаги после сушильной части

t? = 95оС -- средняя температура полотна бумаги на свободных участках

tв = 85оС -- температура окружающего воздуха

tн1 = 95оС -- температура пара в первой сушильной

tн2 = 123оС -- температура пара в второй сушильной группы

tн3 = 115оС -- температура пара в третьей сушильной группы

вс = 0,6 -- коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров сеткой

вб = 0,63 -- коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров бумагой

д = 0,0275 м - толщина торцевой крышки цилиндра

д1 = 0,00035м -- толщина бумаги

д2 = 0,005м -- толщина сетки

дб = 0,025м - толщина боковой стенки сушильного цилиндра

л1 = 0,0465Вт/(м*град) -- коэффициент теплопроводности бумаги

л2 = 0,058 -- коэффициент теплопроводности сетки

л = 62,8 Вт/м2*град - коэффициент теплопроводности материала стенки, для чугуна

n1 = 15n/100шт -- число сушильных цилиндров в первой группе

n2 = 30n/1000шт -- число сушильных цилиндров во второй группе

n3 = 55n/100шт -- число сушильных цилиндров в третьей группе

2.1 Производительность БДМ.

Qч.брутто=0,06*BnVq, кг/ч

где: 0,06 -- коэффициент, учитывающий перевод граммов в килограммы и минуты в часы;

V -- скорость БДМ, м/мин;

q -- масса 1м2 вырабатываемой бумаги, г/м2

Bn -- не обрезная ширина бумаги, м

Bn=В0+100, мм

Bn=4200+100=4300мм=4,3м

Qч.брутто=0,06*4,3*500*120=15480кг/ч

Qс.брутто=(Qч.брутто/1000)*24, т/сут

Qс.брутто=(15480/1000)*24=371,52т/сут

Qс.н.=Qс.брутто*Кэф, т/сут

Qс.н=371,52*0,86=319,507т/сут

где: Кэф -- общий коэффициент использования БДМ (из таб. =0,86)

Qгод=Qс.н*Z,т/год

Qгод=319,507*345=110229,984т/год

где: Z -- количество дней работы БДМ в году по нормам проектирования, 345дней

2.2 Расчёт количества бумагосушильных цилиндров и теплового баланса процесса сушки

n=19,1*(V*q*(Тк-Тн))/d*б*Tн*w,шт

n=19,1*(500*0,12*(95-42))/1,5*0,65*42*14=106шт

где: б -- коэффициент обхвата сушильных цилиндров бумагой (от 0,60 до 0,67);

d -- диаметр бумагосушильных цилиндров = 1,5м;

q -- масса 1м2 вырабатываемой бумаги, кг;

w -- удельный съем воды с рабочей сушильной поверхности, кг/м2*ч;

Тк -- конечная сухость бумаги, %;

Тн -- начальная сухоть бумаги, %;

w принимаем [№] стр.605, таб.65.

2.3 Расчет тепла и пара на сушку

Общий расход тепла и пара на сушку бумаги

Qобщ.=Qпол.+Qпот., кДж/ч

Полезный расход тепла на сушку бумаги

Qпол.=G*C*(tk-tн)+Wн*Св*(tk-tн)+W*(i-Cв*tс), кДж/ч

где: G- масса абсолютно сухой бумаги, кг/ч;

С -- теплоемкость абсолютно сухой бумаги, кДж/кг*град (в пределах от 1,22 до 1,30);

tн и tk - температура бумаги перед и после сушильной части, оС

Wн -- масса воды в мокром полотне бумаги, поступающем на сушку, кг/ч;

Св -- теплоемкость воды =4,19 кДж/кг*град;

tc -- средняя температура сушки = tк, оС;

i -- теплосодержание пара, удаляемого из бумаги при средней температуре сушки = 2677,5 кг/ч

G=15480*0,95=14706кг/ч

Поступает на сушку влаги с бумагой:

Wн=G*((100-Тн)/Тн), кг/ч

Wн=14706*((100-42)/42)=20308,286кг/ч

Уходит влага с воздушносухой бумагой:

Wк=G*((100-Тк)/Тк), кг/ч

Wк=14706*((100-95)/95)=774кг/ч

W=Wн-Wк,кг/ч

W=20308,286-774=195304,286кг/ч

Qпол.=14706*1,25*(95-45)+20308,286*4,19*(95-45)+19534,286*(2677,5-95*4,19)=919,125+4254585,917+44527428,223=48782933,265кДж/ч

или 48782933,265/15480=3151,352кДж/кг

Qпот=q1+q2+q3+q5+q7+q8+q9, кДж/ч

Свободными участками бумажного полотна

q1=3,6*Fб*б*(tб-tв), кДж/ч

где: Fб -- поверхность свободных участков бумажного полотна с двух сторон, м2

б -- коэффициент теплоотдачи бумаги по воздуху, Вт/(м2*град)

tб -- средняя температура полотна бумаги на свободных участках, оС

tв -- температура окружающего воздуха, оС

Fб=2*l*b*n, м2

Fб=2*1,2*4,3*106=1093,92м2

где: l -- длина свободного участка бумаги между цилиндрами (составляет от 1,1 до 1,2м, для сушильного цилиндра диаметром d=1,5м)

b - ширина бумажного полотна (условно принимается равной необрезной ширине бумаги на накате Bn)

Коэффициент теплоотдачи б может быть определен по эмпирической формуле:

б=5,58+3,95*V, Вт/(м2*град)

V=500м/мин=500/60=8,33м/с

б=5,58+3,95*8,33=38,5Вт/(м2*град)

q1=3,6*1093,92*38,5(95-85)=1516173,12кДж/ч

Свободными участками сушильных сеток

q2=3,6*Fс*б*(tб-tв), кДж/ч

Fс=2*Вс*[ Lс-(П*d*n* вб)], м2

Где: Вс-стандартная ширина сетки, м

Lс=d*n*k, м

Где: Lс - сушильная длина сетки, м

n - общее количество бумагосушильных цилиндров

k - опытный коэффициент = 5

Lс=1,5*106*5=795м

Fс=2*4,7*[795-(3,14*1,5*106*0,63)]=4660,559м2

Коэффициент теплоотдачи бопределяем по эмпирической формуле для шероховатой поверхности:

б=6,16+4,187*( V/60), Вт/м2*град

б =6,16+4,187*(500/60)=41,052Вт/м2*град

q2=3,6*4660,559*41,052*(95-85)=6887709,65

Днищами бумагосушильных цилиндров

q3=3,6*2*F*K[(tн1- tв)* n1+( tн2- tв)* n2+( tн3- tв)* n3], кДж/ч

где: F - торцевая поверхность одного цилиндра,м2

K - коэффициент теплопередачи пара воздуху через торцевую стенку цилиндра,Вт/м2*град

n1,n2,n3 - число сушильных цилиндров по группам (сушильная часть разбита на три сушильных группы)

n1=(106*15)/100=16шт

n2=(106*30)/100=32шт

n3=(106*55)/100=58шт

tн1,tн2,tн3 - температура пара в сушильных группах, оС

Коэффициент теплопередачи вычисляем по формуле:

K=1/(1/б1+ д/л+1/б2), Вт/м2*град

Где: б1 - коэффициент теплоотдачи от пара стенке сушильного цилиндра, 5815 Вт/м2*град

д - толщина торцевой крышки цилиндра, м

л - коэффициент теплопроводности материала стенки, для чугуна 62,8 Вт/м2*град

б2 - коэффициент теплоотдачи от торцевой стенки цилиндра воздуха, Вт/(м2*град)2

б2=5,58+3,95*v

v=500/(60*2)=4,167 - так как две торцевые поверхности

б2=5,58+3,95*4,167=22,05Вт/(м2*град)2

K=1/(1/5815+0,0275/62,8+1/22,05)=21,76Вт/м2*град

F=(П*d2)/2,м2

F=(3,14*1,52)/2=1,77м2

q3=3,6*2*1,77*21,76*[(95-85)*16+(123-85)*32+(115-85)*58]=864097,96кДж/ч

Открытой боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров:

q5=3,6*К*П*d[(1-вб)*Bn+(1/вс)*(Bc-Bn)*[(tн1-tв)*n1+(tн2-tв)*n2+(tн3-tв)*n3], кДж/ч

Где: вс - коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров сеткой

вб - коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров бумагой

Bn - средняя ширина бумажного полотна, м

Bc - стандартная ширина сетки 4,7м

tв - температура окружающего воздуха, оС

Вычисляем коэффициент теплопередачи по формуле:

К=1/(1/б1+ дб/л+1/б2)

К=1/(1/5815+0,025/62,8+1/22,05)=21,77

q5=3,6*3,14*1,5*21,77*[(1-0,63)*4,3+(1-0,6)*(4,7-4,3)]*[(95-85)*16+(123-85)*32+(115-85)*58]=2014027,011кДж/ч

Боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытой бумагой и сеткой:

q7=3,6*К*П*d*Bn*вб*[(tн1-tв)*n1+( tн2-tв)*n2+(tн3-tв)*n3], кДж/ч

К=1/(1/б1+дб/л+д1/л1+д2/л2+1/б2),Вт/м2*град

Где: д1 - толщина бумаги, м

л1 - коэффициент теплопроводности бумаги

д2 - толщина сетки, м

л2-коэффициент теплопроводности сетки

К=1/(1/5815+0,025/62,8+0,00035/0,0465+0,005/0,058+1/22,05)

=7,02кДж/ч

q7=3,6*7,02*3,14*1,5*4,3*0,63*[(95-85)*16+(123-85)*32+(115-85)*58]=1004769,78кДж/ч

Боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытой сеткой, но не покрытой бумагой:

q8=3,6*К*П*d*Bn*(дб-дс)*[(tн1- tв)* n1+( tн2- tв)* n2+( tн3- tв)* n3], кДж/ч

К=1/(1/б1+ дб/л+д1/л1+1/б2),Вт/м2*град

К=1/(1/5815+0,025/62,8+0,00035/0,0465+1/22,05)=18,7кДж/ч

q8=3,6*18,7*3,14*1,5*4,3*(0,63-0,6)*[(95-85)*16+(123-85)*32+(115-85)*58]=127453,437кДж/ч

Боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, окрытой сеткой, но не покрытой бумагой:

q9=3,6*К*П*d*(Bc- Bn)*вс*[(tн1- tв)* n1+( tн2- tв)* n2+( tн3- tв)* n3], кДж/ч

К=1/(1/б1+ дб/л+д2/л2+1/б2),Вт/м2*град

К=1/(1/5815+0,025/62,8+0,005/0,058+1/22,05)=7,43Вт/м2*град

q9=3,6*7,43*3,14*1,5*(4,7-4,3)*0,6*[(95-85)*16+(123-85)*32+(115-85)*58]=94215,376кДж/ч

Общие потери при сушки составляют:

Qпот=q1+q2+q3+q5+q7+q8+q9,кДж/ч

Qпот=1516173,12+6887709,65+864097,96+2014027,011+1004769,78+127453,437+94215,376=12508446,334кДж/ч

12508446,334/15480=808,039кДж/кг

Qобщ.=Qпол.+Qпот., кДж/ч

Qобщ.=48782933,265+12508446,334=61291379,599кДж/ч

Или Qуд=61291379,599/15480=3959,391кДж/кг

Термическмй коэффициент полезного действия сушильной части машины ? равен:

?=(Qпол/Qобщ)*100%

?=(48782933,265/61291379,599)*100%=79%

Dуд=Qуд/(Iп-Ik),кг/кг бумаги

Где:Iп -энтальпия пара = 2708,44кДж

Ik - энтальпия конденсата = 502,42 кДж/кг

Dуд=3959,391/(2708,44-502,42)=1,8кг/кг бумаги