ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА ПО КОНТРОЛИРУЕМЫМ ПАРАМЕТРАМ НАСОСА
DETERMINATION OF THE CHARACTERISTIC VISCOSITY OF POLYETHYLENE TEREPHTHALATE BY CONTROLLED PARAMETERS OF THE PUMP
Наширбанов Денис Мунирович, кафедра Комплексный инжиниринг и компьютерная графика, Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет
Nashirbaev Denis Munirovich, Ufa State Oil Technical University
Аннотация: Рассмотрим варианты определения вязкости по основным контролируемым параметрам данного насоса. В данном примере представлен способ расчета характеристической вязкости полиэтилентерефталата в условиях действующего производства по основным контролируемым параметрам насоса, который перекачивает данные измеряемые вещества. Представлено устройство определения характеристической вязкости полиэтилентерефталата.
Summary: let us Consider the variants of viscosity determination by the main controlled parameters of this pump. This example presents a method for calculating the characteristic viscosity of polyethylene terephthalate in the conditions of active production by the main controlled parameters of the pump that pumps these measured substances. A device for determining the characteristic viscosity of polyethylene terephthalate is presented.
Ключевые слова: характеристическая вязкость, шестеренчатый насос, относительная погрешность, определение вязкости.
Keywords: characteristic viscosity, gear pump, relative error, determination of viscosity.
Известен способ измерения вязкости (2), в состав которого входит создание разности давлений в процессе циркуляции жидкостей в кольцевом зазоре винтового насоса, определение разности давлений скорости вращения ротора при перекрытом выходе насоса, с дальнейшим нахождением данного параметра расчётным путем расчета. Данный способ имеет отличие в том, что вместо ротационных вискозиметров применяют винтовой насос, и в определенный момент измерения перекрывают выход насоса , а вязкость определяют по следующей формуле:
где n-скорость вращения шнека насоса,об/мин;
— разность давлений между всасывающей и нагнетающей камерами,Па;
А-постоянный коэфицент.
Известен способ измерения вязкости (2), который включает в себя создание разности давлений при циркуляции жидкости в кольцевом зазоре винтового насоса, измерение разности давлений скорости вращения ротора при перекрытом выходе насоса, с последующим нахождением искомого параметра расчётным путем. Такой способ имеет отличие в том, что вместо ротационных вискозиметров применяют шестеступенчатый насос. В течение процесса замеряют перепад давления
во всасывающих и в нагнетательных камерах. Скорость вращения п ведомой шестерни насоса, дополнительно определяют крутящий момент вала насоса М (Н-м) напрямую или косвенно через силу тока на электродвигателе насоса / (А). Исключая шпорный орган на выходе нагнетательной камеры насоса измеряют температуру T( С) на выходе насоса, с одномоментным измерением в динамичном режиме вязкости по формулам:
где А,F,G — постоянные коэффициенты;
t0 — приведенная температура, °С.
Стоит обратить внимание, что во время использовании данных способов назревает вопрос точного определения постоянных коэффициентов, которые напрямую имеют зависимость от конструктивных параметров насоса.
В процессе рассмотрения исследований была проделана работа по измерению постоянных коэффициентов для формулы (2) статистическими методами, в которых использовались выборки показаний приборов производства полиэтипентерефталата из 2900 элементов методом наименьших квадратов.
На рис. 1 представлена схема расположения измерительных устройств на перекачивающем насосе. Для возможности применения метода наименьших квадратов формула (2) преобразована к виду:
где А, В, С- постоянные коэффициенты, которые находятся путём минимизации суммы квадратов:
Решение направленно на математический поиск точки минимума функций трёх переменных. Точка минимума вычисляется путём приравнивания к нулю частных производных функции z = О (А, В, С). Это приводит к системе нормальных уравнений:
Эта система решается относительно переменных Л , В, С с помощью определителей:
Данные вычисления показали, что определяя вязкость полиэтилентерефталата по формуле (4) возможна относительная погрешность ЗОЭЛз. В процессе выполнения данной работы был выполнен ряд расчётных опытов для усовершенствования формулы (2) и определено, что для расчёта характеристической вязкости полиэтлентерефталата наиболее приемлема следующая формула:
где А, В, С- постоянные коэффициенты ;р — давление всаса, Па; n — скорость вращения ротора, об./мин; t- температура на выходе насоса °С,I сила тока на электродвигателе насоса,А.
Измерение при помощи расчетов и формул характеристической вязкости полиэтилентерефталата по данным параметров работы перекачивающего насоса с применением формулы (6) выявили значения вязкости с относительной погрешностью не превышающих 5%. Данное заключение дает возможность использовать эту формулу для определения характеристической вязкости в промышленном производстве. График полученной относительной погрешности приведен на рис. 2.
На рис. 3 изображена принципиальная схема промышленного устройства, которая используется для определения характеристической вязкости контролируемой жидкости.
«Чувствительным элементом» представленного устройства считается шестерёнчатый насос 5 с приводом 3 и редуктором 4. Данный элемент помещают в термостат 1, которым обеспечивают изотермические: условия контроля.
Измерения проводят следующим образом:
- Ротационный вискозиметр (шестерёнчатый насос с приводом и редуктором) располагают на трубопроводе либо на байпасе в потоке контролируемой жидкости.
- Контролируемая жидкость поступает через нагнетательную камеру насоса во всасывающую камеру, затем выходит по линии 7. При этом на вычислительное устройство 8 подаются следующие сигналы: p (давления на всасе насоса) от датчика 10; n(скорости вращения ротора) от датчика 9;I (силы тока на электродвигателе насоса) от датчика 11.
- По данным формулы (6) пользуясь измеренными значениями режимных параметров n, I, p вычисляют характеристическую вязкость контролируемой жидкости при измеряемой температуре t. По формуле (3) с учетом известных из справочной литературы закономерностей зависимости вязкости от температуры для контролируемой жидкости, пересчитывают значение рассчитанной для температуры t вязкости на значение вязкости для приведенной температуры t0.
- В вычислительном устройстве 8 производится вычисление значения вязкости и при температурах t и t0;
Контроль вязкости выполняют непрерывно в динамическом режиме.
Определение вязкости жидкости в динамическом режиме работы устройства помогает сократить процесс её определения, что в итоге улучшает эксплуатационные характеристики вискозиметра и обеспечивает надёжность измерений.
Список литературы
1.Пат.2029284 РФ,1995.Способ определения вязкости жидкости.
2.Пат 2574865 РФ,2016.Способ определения вязкости жидкости
3.Орлова И.В.,Половников В.А. Экономико-математические методы и модели: компьютерное моделирование :Учебное пособие-М.:Вузовский учебник,2007.
List of references
1.Pat.2029284 of the Russian Federation,1995.Method for determining the viscosity of a liquid.
2.Pat 2574865 of the Russian Federation,2016.Method for determining the viscosity of a liquid
3.Orlova I. V., Polovnikov V. A. Economic and mathematical methods and model: computer simulation :a textbook-M.:Higher school textbook, 2007.