Первичным преобразователем
в манометрических приборах является
чувствительный элемент – упругая
мембрана. Мембрана представляет собой
тонкую круглую оболочку, заделанную по
контуру. Она может быть плоской, выпуклой
или гофрированной, выполненной из
металла или неметаллических эластичных
материалов. Обычно используют способность
мембраны преобразовывать распределенную
силу, в виде давления, в прогиб или в
сосредоточенную силу. Плоские мембраны
имеют нелинейную характеристику, малую
чувствительность и незначительные
деформации. Обычно их применяют для
преобразования давления в сосредоточенную
силу. Наиболее распространенными
являются гофрированные металлические
мембраны с жестким центром. Они имеют
более линейную характеристику и
максимальный прогиб жесткого центра.
Это объясняется тем, что материал
мембраны при наличии гофров в большей
степени работает на изгиб, чем на
растяжение. Металлические мембраны
изготавливают из высококачественных
пружинных материалов: коррозионно-стойких
сталей (08Х18Н10Т), бериллиевых бронз (БрБ2,
БрБНТ1,9), прецизионных сплавов (36НХТЮ,
36НХТЮМ) и др.
Зависимость между деформацией центра
мембраны и избыточного давления для
мембран с произвольной формой периодической
гофрировки (синусоидальным, пильчатым,
трапецеидальным и др.) без краевого
гофра имеет вид [2]:
|
|
(10) |
|
где р |
давление, действующее на |
|
Е – |
модуль упругости, кгс/см2; |
|
h0 |
толщина мембраны, мм; |
|
R – |
радиус мембраны, мм; |
|
W0 |
прогиб центра мембраны, мм; |
|
a и b |
коэффициенты, зависящие от формы и |
Для расчета мембран могут быть использованы
графоаналитические методы.
В приборе мембранная коробка
при перемещении жесткого центра
испытывает со стороны передаточного
механизма или связанных с ней других
деталей сопротивление. Сопротивление
механизма можно представить в виде
приведенной к центру мембраны силы. Эта
сила создается трением в механизме
прибора (датчика) и дополнительными
силами (спиральной пружиной, преобразователем
перемещений в электрический сигнал).
Для приведения механизма в движение
необходимо, чтобы мембрана была в
состоянии преодолеть сопротивление
этой силы. Для этого нужно знать, какую
силу развивает на своем центре мембрана
при действии на нее давления. Эту силу
называют тяговой силой мембраны.
Рисунок
6 – График коэффициентов a
и b
при H/h=2,8÷5,5
Тяговая сила мембраны определяется
по формуле
|
Q=pFэф |
(11) |
|
где Fэф |
эффективная площадь мембраны. |
Эффективную площадь мембраны находят
по формуле
|
|
(12) |
|
где R |
рабочий радиус мембраны; |
|
r |
радиус жесткого центра мембраны. |
Мембрану крепят с основанием
большой жесткости пайкой или сваркой,
а также винтовым зажимом при измерении
больших давлений и при необходимости
иметь разъемное соединение.
1 –
верхний жесткий центр; 2 – нижний жесткий
центр (штуцер); 3 – гайка
Рисунок
7 – Мембранная коробка
С целью увеличения прогиба
и центра и повышения чувствительности
гофрированные мембраны соединяют в
коробки (рисунок 7). Мембранная коробка
представляет собой две спаянные или
сваренные по бортику мембраны. Основное
требование, предъявляемое при соединении
мембран в коробки – это прочность
соединительного шва и герметичность
соединения. Чем прочнее соединительный
шов, тем меньше величина упругого
гистерезиса и его последействия.
Для мембран толщиной 0,05 ÷ 0,6
мм применяют шовную электроконтактную
сварку, а толщиной 0,3 ÷ 2мм – аргонодуговую
сварку.
Мембранную коробку нижним
жестким центром 2 неподвижно закрепляют
на основании механизм или других деталей
прибора. В связи с этим перемещение
верхнего жесткого центра 1 под действием
избыточного давления р будет в два раза
больше, чем перемещение центра одной
мембраны. Для получения большего прогиба
центра мембранные коробки соединяют в
блок или батарею, состоящую из двух,
трех и более коробок. В этом случае
прогиб центра цетра блока коробок
примерно будет равен сумме прогибов
каждой коробки:
|
Wб |
(13) |
|
где W |
прогиб центра блока коробок; |
|
Wкор |
прогиб центра одной коробки; |
|
n – |
число коробок. |
Гистерезис мембраны и
мембранных коробок не превышает 1% от
максимального хода.
Наиболее употребительными
материалами для мембран служат:
бериллиевая бронза (БрБ2) и спецсплав
Н36ХТЮ.
Расчет мембран сводится к
определению геометрических размеров
по заданной характеристике мембраны.
Для расчета характеристик мембран с
произвольным периодическим профилем
( синусоидальным, пильчатым, трапецеидальным
и др.) без краевого гофра Л.Е.Андреевой
[ 2 ] была выведена формула, по которой
можно определить геометрические размеры
мембраны (формула 10).
Коэффициенты a
и b для
синусоидальных гофров можно определить
по графикам зависимости от H/h
и H/L,
где H –
высота гофра, L
– длина волны (рисунок 6). Для облегчения
расчета коэффициенты a
и b для
синусоидального и пильчатого гофров
можно определять по графикам рисунок
6. Для синусоидального эти коэффициенты
даны в зависимости от H/h
и H/l,
где H –
высота гофра; l
– длина волны; h
– толщина мембраны.
Задаваясь величиной отношения
H/h
и H/l
в пределах от 2,8 до 5,5 можно определить
значение коэффициентов a
и b.
Расположение кривых на рисунке
6 показывает, что основными факторами,
определяющими форму характеристики
мембраны, являются глубина гофра и
толщина мембраны. Толщину мембраны
можно определить из формулы 10.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
УДК 66.08
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-60-63
МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДИ МЕМБРАН И КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ В МЕМБРАННОМ АГРЕГАТЕ
© С.И. Лазарев, В.Ю. Попов, Д.С. Лазарев, А.А. Левин
Тамбовский государственный технический университет 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Советская, 106 E-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Разработана методика инженерного расчета рабочей площади мембран и количества мембранных элементов в мембранном агрегате комбинированного типа для обратноосмотического процесса разделения промышленных растворов, содержащих анилин. Проведенный расчет оптимальных геометрических параметров мембранного агрегата из условия минимизации массы аппарата позволяет нам значительно уменьшить расход мембранного материала и габариты аппарата при сохранении технических требований по жесткости и прочности аппарата. Выполненные исследования позволяют отметить, что в аппаратах комбинированного типа возможно дифференцированно извлекать вещества из многокомпонентных систем, получать чистую воду с высокими требованиями по качеству воды и снизить материалоемкость и энергозатраты на процесс разделения, очистки и концентрирования промышленных растворов.
Ключевые слова: мембранный агрегат; методика; расчет; рабочая площадь
Теоретические исследования по конструкциям мембранных аппаратов и технологическому оформлению показали необходимость разработки аппаратов, способных дифференцированно извлекать вещества из многокомпонентных систем. Комбинирование плоско-камерно-трубчатых аппаратов не требует дополнительных затрат в аппаратурно-технологическом, энергетическом обеспечении, а также повышенных требований к безопасности проведения технологического процесса очистки сточных вод, особенно при разделении промышленных растворов, содержащих токсичные вещества [1-3].
Мембранный агрегат представляет собой аппарат комбинированного типа, состоящий из двух крышек, представляющих собой открытые торообразные оболочки, сопряженные по наружному контуру с кольцом, а по внутреннему отверстию — с круглой пластиной. Основными несущими узлами корпуса мембранного аппарата являются верхняя (1) и нижняя крышки (2), соединенные между собой с помощью замкового байо-нетного кольца (3) (рис. 1). Каждая крышка представляет собой открытую торообразную оболочку, сопряженную по наружному диаметру с кольцом, а по внутреннему отверстию — с круглой пластиной. Внутри корпуса аппарата имеется три камеры, одна для плоскокамерного модуля (4) и две для трубчатых разделительных элементов (5). Для обеспечения герметизации внутри камер имеются уплотнения (6). В процессе эксплуатации со стороны плоскокамерного модуля на круглую пластину действует рабочее давление (Р0), максимальная величина которого может достигать до 1 МПа, а со стороны трубчатого модуля на стенки торо-вой оболочки действует давление (Р), максимальное значение которого составляет примерно третью часть от рабочего давления (Р0). Для обеспечения качества и эффективности разделения и очистки растворов необ-
ходимо иметь в аппарате требуемую площадь разделения. Поэтому изложим методику определения необходимой площади разделения и рассмотрим пример расчета аппарата по этой методике.
Для мембранного аппарата комбинированного типа расчет площади мембран и количества элементов проводится в две стадии: сначала рассчитывается площадь и количество мембран в плоскокамерном модуле, затем производится расчет площади и количества трубок в двух трубчатых модулях [3].
Расчет проводится в следующей последовательности.
1. Расчет удельной производительности плоскокамерного модуля:
/п=/о( 1-Кк .п ■ (1)
2. Расчет площади мембраны в плоскокамерном модуле:
1 с
С- ¡-н СисхКзадп рвт г Срвт_сг^ ПЛ
Гп „ J с , 2. (2)
кзад.п сисх J X
3. Расчет площади элемента в плоскокмерном модуле:
4п = 2^мЛ-2((я-+ (3)
где а, Ь — длина малой и большой полуоси прокладочного эллипса.
4. Расчет количества элементов в плоскокамерном модуле:
1. 5 >1 7 6.
Рис. 1. Мембранный агрегат: 1 — верхняя крышка; 2 — нижняя крышка; 3 — байонетное кольцо (замок); 4 — корпус плоскокамерного модуля; 5 — камера трубчатого модуля; 6 — уплотнение; 7 — патрубки для входа и выхода разделяемого раствора
.
(4)
5. Расчет расхода пермеата в плоскокамерном модуле:
( 1-Кк л*«»).
(5)
6. Расчет концентрации пермеата в плоскокамерном модуле:
С = С
°пер.п ^исх
1 -Кк Лзадп
(6)
1 — Кк ЛзЗДЛ
7. Расчет удельной производительности трубчатых модулей модуля:
/т=/0 ( 1-*к . (7)
8. Расчет площади мембраны в трубчатом модуле:
^к = 4; Кп = 0,967; ^ = 3,851с-6; Сисх = 0,74 кг/м3; Ьн = 4,11 • 10-7 м3/с; Ь = 0,007 м; а = 0,05 м; = 8,7^10-3 м2.
Исходные данные для расчета трубчатых модулей:
Кк2 = 8;
Кт = 0,967; <т = 0,004 м; /т = 0,24 м.
Произведем расчет плоскокамерного модуля.
1. Рассчитаем концентрацию ретентата: Срет = Кк ■ Сисх = 2 ,9 6 кг/ м3.
2. Рассчитываем коэффициент задержания:
р< _ Ип■ Спер.п зад.т ^Срвтт ЙЖ
Кзад.т Спер.п /т*2
(8)
Кп = 1-^= 1-°^ = 0,967.
пер
9. Расчет площади элемента в трубчатом модуле:
(9)
где <т и /т — эквивалентный диаметр и длина трубки.
10. Общее число элементов в трубчатых модулях определяется по следующей формуле:
Щ=Т.
г э .т
(10)
3. По формуле (1) определяем удельную производительность плоскокамерного модуля:
/ =/о ^ 1 — К = 3 ,8 5 ■ 1 0 — 6 ( 1 — =
= 2 , 9 2^1 0 — ■с.
м2
4. Площадь мембраны в плоскокамерном модуле определяем по формуле (2):
Рассмотрим пример расчета рабочей площади и количества элементов в аппарате комбинированного типа для процесса обратноосмотического разделения растворов, содержащих анилин.
Исходные данные для расчета плоскокамерного модуля:
С = V Сисх п ГСрет_^ = о , 1 о 8 м2
п Кп ■’Сисх у ■Ж2
5. Рассчитываем площадь мембраны в одном элементе по формуле (3):
зад.п
Рэ.т = Ыт и
Рэ.п = 2 ■ Fm .п — 2 ^ ^тг ■ ^ + а ■ b | = = 2 ■ 8,7 ■ 10″3 (ЗД440,072 + 0,05 ■ 0,007) = 0,1
0 1 66 м2
6. Рассчитываем количество элементов в плоскокамерном модуле по формуле (4):
_ ?п _ 0, 10 8 ^ ?эп 0,0 1 66
9. Произведем расчет площади элемента в трубчатом модуле по формуле (9):
Fэ т = 7Г сгт (т = 0,003 м2.
10. Рассчитаем общее число элементов в трубчатых модулях по формуле (10):
F. 0 ,0 7 1
пт = = —— « 2 4.
7. Рассчитываем расход пермеата в плоскокамерном модуле по формуле (5):
(l-4 0,967^
= 3,14-10″
8. Произведем расчет концентрации в пермеате плоскокамерного модуля по формуле (6):
Разработанная методика инженерного расчета рабочей площади мембран и количества мембранных элементов в мембранном агрегате и проведенный расчет оптимальных геометрических параметров мембранного агрегата из условия минимизации массы аппарата показали, что для очистки водных анилиносодержащих растворов необходимо семь плоскокамерных элементов и двадцать четыре трубчатых элемента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Спер.п = Сисх1 ~Кк = 0, 7 4-——-J— = 0,045 кг/м3.
1 — Кк Кп 1 -4 4.9 6 7
9. Рассчитаем удельную производительность трубчатых модулей по формуле (7):
Л=/о^ 1-Кк .тКт 1 = 3 , 8 5а 0 = 3,402 ■ 1 0 — 6.
‘ — 8 о.967)
1. Платэ Н.А. Мембранные технологии — авангардное направление развития науки и техники XXI века // Химические наука и образование в России. URL: http://www.chem.msu.su/rus/journals/ membranes/1/stÜ.htm (дата обращения: 25.05.2015).
2. Лазарев С.И., Кочетов В.И., Богомолов В.Ю., Попов В.Ю. Расчет и проектирования мембранного агрегата для очистки сточных вод // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2014. Т. 19. Вып. 6. С. 1883-1888.
3. Патент № 2496560 РФ. Мембранный аппарат комбинированного типа / В.И. Кочетов, С.И. Лазарев, В.Ю. Попов. МПК B 01 D 61/18. 2012114024/05; заявл. 10.04.2012; опубл. 27.10.2013. Бюл. № 30. 10 с.
10. Произведем расчет площади мембраны в трубчатых модулях по формуле (8):
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания.
р _ 1 1/п 1 ■ пер.. п ‘ JСрет.т_П£_ _ Q QJ^ ^2
Кт Спер.п
Поступила в редакцию 7 февраля 2017 г.
ИЛ=М 1-Кк лКзад.п 1=4, 1 1-1 0
К _
п
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Лазарев Сергей Иванович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой прикладной геометрии и компьютерной графики, e-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Попов Вадим Юрьевич, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат технических наук, младший научный сотрудник кафедры прикладной геометрии и компьютерной графики, е-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Лазарев Дмитрий Сергеевич, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, студент, кафедра прикладной геометрии и компьютерной графики, е-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Левин Александр Александрович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, магистрант по направлению подготовки «Техносферная безопасность», е-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Информация для цитирования:
Лазарев С.И., Попов В.Ю., Лазарев Д.С., Левин А.А. Методика расчета рабочей площади мембран и количества элементов в мембранном агрегате // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2017. Т. 22. Вып. 1. С. 60-63. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-22-1-60-63
Lazarev S.I., Popov V.Yu., Lazarev D.S., Levin A.A. Metodika rascheta rabochey ploshchadi membran i kolichestva elementov v membrannom agregate [The methods of membranes’ working area computation and the amount of elements in membranous aggregate]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 2017, vol. 22, no. 1, pp. 60-63. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-60-63 (In Russian).
UDC 66.08
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-60-63
THE METHODS OF MEMBRANES’ WORKING AREA COMPUTATION AND THE AMOUNT OF ELEMENTS IN MEMBRANOUS AGGREGATE
© S.I. Lazarev, V.Y. Popov, D.S. Lazarev, A.A. Levin
Tambov State Technical University 106 Sovetskaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
The methods of engineering computation of membrane space and the amount of membrane elements in membrane aggregate of combined type for reverse-osmosis partition process of commercial solutions containing aniline are worked out. The carried out calculation of optimal geometric parameters of membrane aggregate from the condition of minimization of apparatus mass let us significantly decrease the spending of membrane material and the dimensions of apparatus at keeping the technical requirements on toughness and strength of apparatus. The carried out researches let notice that in apparatus of combined type it is possible to take out the differentiated materials from multi-component systems, to get clean water with high requirements on water quality and decrease the specific material requirement and energy demands on the process of division, cleaning and concentration of commercial solutions. Key words: membrane aggregate; methods; computation; working space
REFERENCES
1. Plate N.A. Membrannye tekhnologii — avangardnoe napravlenie razvitiya nauki i tekhniki XXI veka [Membranous technologies — vanguard direction of science and technics development of XXI century]. Khimicheskie nauka i obrazovanie vRossii [Chemical Science and Education in Russia]. Available at: http://www.chem.msu.su/rus/journals/membranes/1/st0.htm (accessed 25.05.2015).
2. Lazarev S.I., Kochetov V.I., Bogomolov V.Yu., Popov V.Yu. Raschet i proektirovaniya membrannogo agregata dlya ochistki stochnykh vod [Calculation and design of membrane unit for wastewater treatment]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 2014, vol. 19, no. 6, pp. 1883-1888. (In Russian).
3. Kochetov V.I., Lazarev S.I., Popov V.Yu. Membrannyy apparat kombinirovannogo tipa [Membranous apparatus of combined type]. Patent no. 2496560 RF, 2013. (In Russian).
GRATITUDE: The work is fulfilled under financial support of Ministry of Education and Science of Russian Federation within the framework of state assign.
Received 7 February 2017
Lazarev Sergey Ivanovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor, Head of Applied Geometry and Computer Graphics Department, e-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Popov Vadim Yurevich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Candidate of Technics, Junior Research Worker of Applied Geometry and Computer Graphics Department, e-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Lazarev Dmitriy Sergeevich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Student, Applied Geometry and Computer Graphics Department, e-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
Levin Aleksander Aleksandrovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Master’s Degree Student on Training Direction «Security in Technical Sphere», e-mail: geometry@mail.nnn.tstu.ru
А 2 — эффективная площадь мембраны И [c.243]
Здесь Рст, л ст — давление в мембранной камере и соответствующее перемещение штока на статической характеристике — эффективная площадь мембраны, [c.193]
Эффективная площадь мембраны находится из того условия, чтобы погрешность измерения, вызванная колебаниями измерительного усилия применяемого микромера и подключенных дополнительных усилий со стороны, например, контактных пружин, если последние включены в кинематическую цепь прибора и др. (см. расчет силь-фонных приборов), не превышала заданной величины Д2 [c.82]
Рэ — эффективная площадь мембраны, подсчитываемая по формуле [c.82]
Обычно принимается = 0,8, и тогда эффективная площадь мембраны составляет [c.83]
Для того чтобы погрешность измерения не превышала заданной допустимой величины, эффективная площадь мембраны согласно неравенству (27) не должна быть меньше величины [c.83]
Были исследованы переходные, амплитудно-частотные и скоростные характеристики. Определение динамических характеристик производилось на макете пневматического преобразователя с эффективной площадью мембраны 24 = 9,4 см и с объемами камер Fa = 45 см и F4 = 35 см . Обработка осциллограмм переходных характеристик показала, что время срабатывания преобразователя может составлять всего 0,06—0,07 с. [c.194]
Давления газа Р имеют индексы камер, а все параметры элементов, разделяющих камеры,— индексы разделяемых камер (например, диаметр отверстия дросселя djg, эффективная площадь мембраны 45 и др.). [c.37]
Исследование изучаемых модулей выполняется при помощи базовой системы нелинейных дифференциальных уравнений, которая записана для наиболее сложной схемы для двух пневмореле, включенных по схеме повторение (рис. 2). Выход первого пневмореле подключен к глухой камере с большей эффективной площадью мембраны. [c.80]
Расчет времени срабатывания и обратного хода ведется по зависимостям для поршней, в которые вместо площади поршня подставляют эффективную площадь мембраны. Ориентировочно можно пользоваться и приближенными графиками. Оптимальной жесткостью возвратной пружины следует считать v = 0,2 0,3. Увеличение V уменьшает время обратного хода, но увеличивает время рабочего хода. [c.303]
Определить радиус жесткого центра г , если начальная эффективная площадь мембраны 3,14-10 мм , а также найти прогиб центра и коэффициент запаса мембраны. [c.248]
Для определения изменения эффективной площади мембраны в условиях силовой компенсации численным методом мембрана рассматривается как оболочка, осесимметрично нагруженная силой Q и давлением р. При заданном давлении р сила Q находится из условия равенства нулю перемещения жесткого центра. Эффективная площадь определяется как = — [c.279]
Графики на рис. 12.23 могут быть использованы для расчета эффективной площади мембраны, находящейся в условиях сило- [c.279]
Расчет эффективной площади мембраны (фиг. 447, б) обычно производится по формуле [c.619]
Из условия устойчивости с учетом значения эффективной площади мембраны найдем значение давления вызывающего прогиб мембраны, при котором бурт не вытягивается из места установки [c.122]
Полезную (эффективную) площадь мембраны (рис. 347, а и б) вычисляют по объему V вытесняемой ею жидкости при переходе ее из положения а — ъ положение б i [c.578]
К корпусу 14 на винтах неподвижно крепится силоизмеритель с упругим элементом и датчиками. При возникновении крутящего момента от сил трения между образцами вал 13 стремится повернуться, но этому препятствует упругий элемент. Поворот вала 13 на угол, зависящий от величины прогиба упругого элемента, влечет за собой изменение электрического сигнала датчиков, фиксируемое на соответствующем приборе. Величину крутящего момента определяют по показывающим приборам на пульте управления. Прижим образцов производится пневматическими мембранным механизмом 5. Для снижения влияния изменений эффективной площади мембраны, которая связана с перемещением штока 12, предусмотрен гофр на мембране, а также возможность выборки оптимальной нулевой установки мембраны с помощью гаек. Регулирование давления производится редукционным клапаном 7, рукоятка управления которым выведена на приборную панель машины. На этой панели расположены два манометра — большой 4 и малый 9 рукоятка крана малого манометра 6 и рукоятка основного трехходового рабочего крана 3. [c.190]
Положительной стороной примененного принципа кинематической компенсации является уменьшение потребных усилий управления, отрицательной — искажение линейности задатчика в связи с изменяемым равновесным положением мембраны, зависящим от давления на выходе и, как следствие, от изменяемой эффективной площадью мембраны. [c.509]
На фиг. 233 и 234 представлены балансные задатчики, первые два с силовой и последние — с кинематической компенсацией. В балансных задатчиках воздух расходуется только в переходном процессе. В равновесии впускной и стравливающие клапаны запирают меж-клапанную полость, сообщенную с выходом. Относительная статическая ошибка приблизительно равна отношению площадей клапанов к эффективной площади мембраны (сильфона). [c.510]
Эластичные мембраны (см. рис. 14.17, г) выполняют из неметаллических материалов (прорезиненная ткань, кожа, пластмассы). Такие мембраны обладают очень высокой чувствительностью и допускают большие прогибы поэтому эластичную мембрану обычно применяют в релейных устройствах для сравнения двух давлений. При ра-равенстве эффективных площадей мембраны с обеих сторон лишь незначительная разность давлений (перепад давлений) над и под мембраной обеспечивает значительный прогиб жесткого центра вверх или вниз. [c.176]
Эффективная площадь мембраны Лдф = 0,25я/ (т. е. четверть полной площади мембраны). [c.177]
С целью сохранения постоянства эффективной площади мембраны обычно снабжаются жестким центром, образованным двумя металлическими дисками, между которыми защемляется центральная часть мембраны. Физически эффективной площадью мембраны является часть ее поверхности, передающая усилие от действующего давления на пружину. Точные характеристики мягких мембран плохо поддаются расчету и обычно снимаются экспериментально. Для ориентировочных расчетов может быть принято, что [c.277]
И Т. д. на основании рассмотрения статической характеристики мембраны Ар = /(Хрт). Здесь Хо — начальная координата мембраны — эффективная площадь мембраны Ар — перепад давлений на мембране, вызывающий ее смещения на величину х . , где I = = 1,2,. … [c.254]
Если в формуле (238) принять прогиб равным нулю (х = 0), то она преобразуется в формулу (239). При расчете мембран, формула (239) получила наиболее широкое распространение, хотя эффективная площадь мембраны в этом случае определяется только конструктивными параметрами и для данного устройства является величиной постоянной. [c.146]
Для определения времени рабочего цикла мембранных устройств могут быть использованы уравнения (190)—(192) или (196)—(198), если под безразмерной жесткостью V понимать приведенную жесткость пружины и мембраны, а вместо площади поршня подставить эффективную площадь мембраны при нулевом прогибе. Приведенная жесткость мембраны и пружины определяется на основании статических характеристик (см. рис. 52), к которым применяется кусочно-линейная аппроксимация. На начальном участке приведенная жесткость (см. рис. 52, а) равна жесткости только пружины, вследствие расслабления мембраны при креплении ее в корпусе и вытяжке в процессе работы. В ряде случаев можно считать жесткость мембраны постоянной в пределах рабочего хода. [c.154]
Вместе с тем, в уравнение движения (189) или (195) подставляется по-прежнему В таком случае в формуле (65) в скобках ставится значение полной площади мембраны Р, а в знаменателе следующей дроби — значение эффективной площади [c.155]
Расчет мембранных пневматических устройств двустороннего действия не будет ничем отличаться от расчета поршневых двусторонних устройств, если вместо площади поршня Р в расчетные уравнения подставить эффективную площадь мембраны Р , а конструктивный параметр М подсчитать по формуле (247). Аналогичным образом, как и для устройств одностороннего действия, определяется рабочее усилие на штоке мембранных двусторонних устройств. [c.155]
Для определения равнодействующей снл давления, приложенной в центре мембраны, вводится понятие эффективной площади мембраны. Эффективная площадь мембраны равна площадн такого поршня, который под действием разности давлений развивает ту же силу, что и мембрана иа своем центре. [c.63]
К числу односторонних пневматических механизмов с возвратной пружиной могут быть отнесены также мембранные механизмы (рис. Х.6, в). Если под жесткостью v понимать приведенную жесткость пружины и мембраны, а вместо площади поршня подставить эффективную площадь мембраны, то уравнения (Х.68) могут быть использованы также для расчета мембранных пневмомеханизмов. [c.192]
При составлении уравнений (1) — (3) приняты следующие основные допущения все термодинамические процессы приняты квазистационарны-ми сжатый воздух рассматривается как идеальный газ теплообмен с окружающей средой не учитывается распределитель срабатывает мгновенно температура воздуха в подвэдящих трубопроводах постоянна силы трения в регуляторе и изменение эффективной площади мембраны с ходом клапана не учитываются параметры воздуха в полости управления 8 регулятора принимаются постоянными. [c.32]
В настоящее время не существует общепринятого критерия эффективности процесса электродиализа. Полезным показателем может служить удельный расход энергии, определяемый как расход электроэнергии в вт-ч, необходимый для снижения на 1 мг/л концентрации солей в 1 воды, т. е. для удаления 1 г соли (без учета расхода электроэнергии на работу насосов). Соответствующая потребность в мембранах может быть вычислена как площадь мембраны в квадратных метрах, необходимая для прохождения из опресняе.мого раствора в концентрируемый раствор 1 г соли в 1 . Меньшая потребность в энергии и площади мембраны указывает таким образом на более высокую эффективность. Характер зависимости между расходом электроэнергии и требуемой площадью мембраны показан на рис. 4.15. Этот график построен по данным, полученным при концентрации солей в исходной воде порядка 1000—6000 лг/л и в опресненной воде 300—1500 мг/л. [c.147]
Жесткостью мембраны называют параметр L — APfAx, равный усилию АР = АрБэф, воспринимаемому мембраной, на единицу перемещения Ах, см, где 5эф = Р/Ар = Fэф/x — эффективная площадь мембраны, см Кэф — эффективный объем — объем, вытесняемый мембраной при перемещении жесткого центра на 1 см. Для плоской мембраны с жестким центром 5эф = (1/3)(D -I-+ dD + d ) л/4 [12]. Отнощение площадей к = 5эф/5 (5 = 0 5nD называют [c.149]
Формула Ликтана (238) имеет существенное преимущество перед формулой (239), так как определяет эффективную площадь мембраны не только как функцию конструктивных параметров, но и как функцию величины прогиба мембран. [c.146]
Расчет — мембрана
Cтраница 1
Расчет мембраны по заданной характеристике весьма сложен, так как ее свойства зависят от многих конструктивных и технологических факторов.
[1]
Расчет мембраны складывается из определения вели чины проходного сечения и толщины мембраны. Зная все эти данные, можно рассчитать целесообразную площадь мембраны на 1 м3 объема аппарата, а следовательно, и на весь аппарат.
[2]
Расчет мембраны, характеристика которой по давлению близка к линейной.
[3]
Расчет мембраны складывается из определения величины проходного сечения и толщины мембраны. Расчетным путем можно весьма ориентировочно определить лишь усредненную величину разрушающего давления. Поэтому размеры мембран и разрушающее их давление приходится определять опытным путем и контрольной проверкой определенного числа мембран из каждой партии.
[4]
Расчет мембраны по заданной характеристике весьма сложен и приводится в специальной литературе. Кроме того, эти расчеты недостаточно точны, так как свойства мембран зависят от.
[5]
Расчет мембраны, характеристика которой по давлению близка к линейной.
[6]
Расчет мембран даже при односторонней нагрузке сложен. Он производится на основе классической теории изгиба пластин и обычно приводится в справочниках по сопротивлению материалов.
[7]
При расчете мембран местные напряжения ам суммируются с напряжениями от основного прогиба мембраны.
[8]
При расчете мембран, формула ( 239) получила наиболее широкое распространение, хотя эффективная площадь мембраны в этом случае определяется только конструктивными параметрами и для данного устройства является величиной постоянной.
[9]
При расчете изотропной мембраны поступают следующим образом.
[10]
При расчете изотропной мембраны поступают следующим образом.
[11]
Допускаемые напряжения для расчета мембраны, ее опор и изоляции, а также методика расчета прочности полумембр & нных танков являются в каждом случае предметом специального рассмотрения Регистром СССР.
[12]
В аналогичных случаях ( расчет мембран) пользуются понятием эффективная площадь, которая учитывает общий результат действия гидравлического давления среды и силы, вызываемой силами упругости.
[13]
OH отмечал, что данные для расчета мембран могут быть получены из испытания на растяжение образцов материалов, из которых мембраны изготовлены, однако существующие ГОСТы на механические испытания не охватывают тонколистовые материалы. Испытания самих мембран сравнительно просты, но полученные данные могут быть использованы лишь в расчетах мембран из этого se ( испытанного) материала. В этом случае произведение разрывного давления на эффективный радиус мембраны является постоянной величиной.
[14]
Как указывалось выше, в применяемых методах расчета мембран и профилированных поверхностей допускаемые значения суммарных нормальных напряжений принимают меньше предела усталостной прочности материала на величину, определяемую коэффициентом запаса.
[15]
Страницы:
1
2
3