Устройство для регулирования работы мешалки аппарата периодического действия

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ЖШАЛКИ АШ1АРАТА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ5 содержащее измеритель тока нагрузки двигателя мешалки тиристорный преобразователь частоты и гапряжеыия с дистанционным 3arjafom iv. блоком и блоком обратной связиs вход которого соединен Cvизмерителем тока нагрузки двигателя 5 а выход - с тиристорным преобразователем частоты и напряжения, блок переключения контура внешнего обогревЯ; вход которого соединен через преобразователь температуры с датчиком температурЫз а первът к второй выходы соединены с конTypojvj внешнего обогрева, отличающееся темд 4TOs с целью увеличения интенсивности перемешивания за счет повышения эффективности отвода избыточной теплоты диссипации5 оно дополнительно снабжено контуром .внешнего охлаждения подключенным параллельно контуру внешнего обогре«5 ва и состоящим И;, послвдовательно соединенных обратного клапана холодильника и насосолок управления электроприводом г.сторого соединен с вторым выходом блока переключения контура внешнего обогрева.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ :, РЕСПУБЛИК (;у,ъ-.! w Оц, !!,, ф,, ) А

4(51) В 01 F 13/G». G 05 D 27/00

" - X994+; 4А"„

ОПКОАНЙ"=- 4ЗС:PET. 1=СИЯ и АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССGF

PO rye. Au ИЗОБ ЕТЕКИЙ И ОТКР:П ИЙ (21) 3631-12 23-26 (22) 09.08.83 (46) 28.02.85= Бюл. - 8 (72) А.л.петров, В.В, Челышк и В.A.Öàëü ,(. i) !"1огилевское производс.-:;:-:-;ое обч.единр.: Уимвочокн " H ч ." =-:ë— (53) 66,012-52(088.8) (по 1. Авторское сып=тель :—

Й -.652 5. кл. В 01 л 1,> 00, Авторское свидетельство

9 513715, кл. В 01 F 13/04,. 1973. (5А) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУГП1РОВьРРЯ

PAB0TbI ЩЩАПКЦ AIITIAPATA ПЕРИОП1гцЕС"(Г-ГО ДЕЙСТВИ, содержашее из:еритель тока нагрузки двигателя мешалки., ти= ристорный преобразователь час Tvò-. напряжения с дистанционным за аюш- . блоком и блоком обратной связи, вход которого соединен с измерителем тока нагрузки двигателя., a зьгход — с тиристорным преобразователем частоты и напряжения, блок переключения контура -нешнего обогрева вход которого соединен через преобразователь температуры с датчиком температуры, а первый и зторой выходы соединены с кон-: туром внешнего обогрева, о т л и— ч а ю ш е е с я =:åè, что, с целью увеличения интенсивности перемешива-ния за счет повышеения =-,дефективности отвода избыточной тепло ь: диссипации, оно дополнительно снаожено контуром внешнего охлаждения,. подключенным параллельно контуру внешнего обогрева H состоящим и= послед: вательно соединенных обрати -.. клапана холо—

) дильника и насос - =: к управления электроприводом ... торого соединен с вторым выходом бл=ка переключения контура внешнего обогрева.

3 114215

Изобретение относится к устройствам для регулирования работы мешалки аппаратов периодического действия, предназначенных для изготовления продуктов, вязкость которых изменяется в процессе изготовления, в частности при производстве полиэфирных смол.

Известно устройство для регулирования процесса перемешивания в аппаратах с мешалкой, осуществляющее изменение скорости вращения мешалки в зависимости от вязкости перемешиваемой среды и ее объема Е1 3.

Недостатком этого устройства является снижение интенсивности перемешивания на завершающей còàäèè периодического процесса, когда во избежание перегрева необходимо снижать частоту вращения мешалки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования работы мешалки аппарата периодического действия, содержащее измеритель тока нагрузки двигателя мешалки, тиристорный преобразователь частоты и напряжения с дистанционным задающим блоком и блоком обратной связи, вход которого соЗО единен с измерителем тока нагрузки двигателя, а выход — с тиристорным преобразователем частоты и напряжения, соединенным с преобразователем температуры, блок переключения контура внешнего обогрева, вход которо- З5 го соединен с тиристорным преобразователем частоты и напряжения и через преобразователь температуры с датчиком температуры, а первый и второй выходы соединены с контуром внешнего обогрева $2 3.

Однако в устройстве во избежание перегрева реакционной среды, обусловленного диссипацией механической энергии перемешивания, необходимо снижать частоту вращения мешалки на завершающей стадии периодического процесса, когда вязкость среды становится особенно высокой. В результате снижения интенсивности перемешива" о ния на этой стадии скорость химического превращения также снижается.

Цель изобретения — увеличение интенсивности перемешивания за счет повышения эффективности отвода избы- точной теплоты диссипации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования ра7 2 боты мешалки аппарата периодического действия, содержащее измеритель тока нагрузки двигателя мешалки, тиристорный преобразователь частоты и напряжения с дистанционным задающим блоком и блоком обратной связи, вход которого соединен с измерителем тока нагрузки двигателя, а выход — с тиристорньм преобразователем частоты и напряжения, блок переключени контура внешнего обогрева, вход которого соединен через преобразователь температуры с датчиком температуры, а первый и второй выходы соединены с контуром внешнего обогрева, дополнительно снабжено контуром внешнего охлаждения, подключенным параллельно контур1 внешнего обогрева и состоящим из последовательно соединенных обратноro клапана, холодильника и насоса, блок управления электроприводом которого соединен с вторым выходом блока переключения контура внешнегб обогрева.

На фиг,1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 циклограммы работы отдельных контуров устройства.

Устройство для регулирования работы мешалки аппарата периодического действия (фиг.1) состоит из приводного электродвигателя 1 мешалки 2 an7 7 парата 3 периодического действия.Двигатель 1 подключен к выходу тиристор-ного преобразователя 4 частоты и напряжения, охваченного цепью отрицательной обратной связи,, содержащей измеритель 5 электрической нагрузки двигателя 1 и блок 6 обратной связи.

Сигнал обратной связи на выходе преобразователя 4 сравнивается с задающим сигналом, поступающим с дистанционного задающего блока 7. К рубашке аппарата 3 подключен контур внешнего обогрева, состоящий из ребойлера 8 с нагревательным змеевиком 9 первичного теплоносителя, нагнетательной паровой линии 10 и линии 11 возврата конденсата. Параллельно контуру обогрева подключен контур охлаждения, включающий в себя обратный клапан 12, холодильник 13, межтрубное пространство которого подключено к магистрали 14 первичного хладоагента, и циркуляционный насос 15 с электроприводом и блоком 1б управления электроприводом.

Вход преобразователя 17 температуры соединен с датчиком 18 температу3 t 1421 ры аппарата 3, а выход — с блоком 19 переключения конт ра внешнего обогре— ва. В состав блока 19 переключения контура внешнего обогрева входят регуляторы 20 и 21, включенные параллельно. Выходы регуляторов 20 и 21. соединены с регулирующим клапаном 22, установленным на линии подачи теплоносителя в змеевик 9 ребойлера 8.

Выход регулятора 21 соединен также

L блоком управления 16 электроприводом насоса 15 °

На фиг.2 обозначено: 23 — кривая температуры аппарата Т, 24 — кривая теплового потока диссипации 0

25 — циклограмма работы контура охлаждения 26 циклограмма работы контура внешнего обогрева.

Устройство работает следующим образом. 20

При нагревании аппарата в началь— ной стадии периодического цикла включен контур внешнего обогрева (цикло- грамма 26), состоящий из ребойлера

8 прямой 10 и обратной .11 линий циркуляции греющего агента через рубашку аппарата 3. Регулятором 20 и клапаном 22 обеспечивается форсированный режим циркуляции первичного .теп1 лоносителя через змеевик 9. Мешалка l работает с постоянной максимальной частотой вращения ° Насос 15 контура охлаждения отключен. Обратный клапан

12 препятствует проникновению греющеrо агента в этот контур. Температура

Т аппарата 1 форсированно растет и к моменту окончания начальной стадии цикла достигает своего минимального рабочего значения Т„„.„ (начальный участок кривой 23, фиг.2). При этом срабатывает позиционный регулятор

21, который переводит клапан 22 в закрытое состояние и дает импульс на включение циркуляционнбго насоса 15.

В дальнейшем клапан 22 самоудержива45 ется в закрытом состоянии независимо от величины сигнала, поступающего с регулятора 20. Подача греющего агенТа в змеевик 9 ребойлера 8 прекращается. Из ребойлера 8 в рубашку anna- gg рата 3 поступает конденсат," охлажденный в холодильнике 13.

Для поддержания наиболее интенсивного режима перемешивания реакционной среди, вязкость которой в завершающейи5 стадии цикла:непрерывно возрастает, обеспечивают постоянство мощности Н .hh> потребляемой мешалкой при перемешива57 4 нин (кривая 24, фиг.2). Постоянство мощности N> равнозначно постоянству теплового потока, рассеиваемого в реакционной среде вследствие интенсивного ее перемешивания, т.е. теплота диссипации механической энергии: (l8(ei)=М =сопяt °

Условию поддержания постоянства рабочей температуры аппарата соответствует равенство

q„(-.)=q,(-),. в котором (т) — величина потока хладоагента, циркулирующего через рубашку.

Из последнего равенства .интервал изменения температуры аппарата при регулировании (ьТр):

> x(") сх ат = — — — -дт ()

Р -с где mх(), m () — соответственно масса хладоагента и реакционной среДЫ1 с,, с — средние удельные теплоемкости хладоагента и реакционной среды; Тх — перепад температуры хладоагента на входе и выходе из рубашки.

В процессе работы аппарата с контуром охлаждения составляющие с 4Т

Хз Хх

m (<), с практически не изменяются.

Тогда последнее равенство можно представить в виде:

1 П1х(") —,1 где 1c=cхс и;()DÒ„ — константа.

Поскольку теплота диссипации по своей величине обычно гораздо ниже теплот экзотермических реакций, то для отвода избыточной теплоты диссипации требуется соответственно меньшая величина потока хладоагента

mx(".) .

При работе контура регулирования частоты вращения мешалки с поддержанием постоянства потребляемой мощности совместно с контуром охлаждения (циклограмма 25 фиг,2) температура аппарата будет изменяться в соответствии с характеристикой 23 (фиг.2) .

Подбором величины потока m x(i ) при непрерывной работе насоса 15 можно обеспечить условия идеальной компенсации избыточной составляющей энергии диссипации:

1142157

Ц (6) О () >Tp=0 Трgp „=Tp

Однако из-за наличия тепловых возмущений в реальных системах для практических целей более целесообразно

5 обеспечить ступенчатый режим работы насоса 15 и контура циркуляции жидкого хладоагента (циклограмма 25 фиг.2), выбирая:

Тр <я y Т р п1 и

Путем подбора коэффициента усиления. преобразователя 17 величину ДТ на практике удается снести до десятых долей градуса, т.е. почти идеально компенсировать избыточную теплоту диссипации.

Более высокая эффективность отвода избыточной теплоты диссипации в изобретении обуславливается повышенной чувствительностью регулирования, так как передача теплоты диссипации в объем смеси и изменение величины потока хладоагента в крайних своих пределах происходит практически без- инерциойно, более т эчным поддержанием постоянства заданной температуры независимо от характера илхснен.:л частоты вращения мешалки и вязкости перемешиваемой среды, отсутствием каких бы то ни было специальных тех нических средств для регулирования потока хладоагента, з.а исключением единственной дополнительной связи между позиционным регулятором блока переключения контура внешнет о обогрева и блоком управления электроприводом циркуляционного насоса, отсутствием необходимости пополнения теплоносителя, обычно органического высокотемпературного, как в нагревательном, так и охлаждающем контурах аппарата.

Положительным эффектом при использовании предлагаемого технического решения является возможность интенсификации периодического процесса синтеза полиэтилентерефталата„ что,, например, в условиях Могилевского

ПО "Химволокно" им.В.И.Ленина дает возможность повысить прсизводительность аппаратов периодического дейст— вия в среднем »а 107 и получить продукт более высокого качества.

1142157

Д 7р1

Составитель Б.Долотин

Редактор Л.Авраменко Техред Л. Коцюбняк Корректор А.Ильин

Заказ 597/8 Тираж 587 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4