CC BY
10
ми максимального обертального моменту, додаткового кiлькiсного зв'язку мiж дiаметрами виступiв та осьовими довжинами фрикцшних виступiв шука-ти немае необхiдностi тому, що випадок d1 = 0 приводить до шшо1 форми фрикцiйних поверхонь, що ще раз пiдтверджуе доцiльнiсть геометричного сшввщношення (2) для передавання максимального обертального моменту.
Лггература
1. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов. TL - М.: Наука, 1978. - 456 с.
2. Ряховский О. А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. - Л.: Политехника, 1991. - 384 с.
3. А.С 1781479 СССР МКИ Р16Д 7/02,13/64. Дисковая фрикционная муфта/ С.Г. Калинин, П.В. Карнаух, В.А. Малащенко (СССР), № 4949999/27, Заявлено 27.06.91. Опубл. 15.12.92. Бюл., № 46, 1992. - 4 с.
4. Патент на изобретение RU 2017023, МКИР16Д13/64. Дисковая фрикционная муфта/ П.В. Карнаух, U.K. Мазепа (Украина), № 5038218/27; Заявлено 19.02.92. Опубл. 30.07.94. - 4 с.
5. Карнаух П.В. Статичш навантаження на фрикцшних дисках муфт з криволшшними поверхнями тертя// Зб. статей за матер1алами П1 науково-техшчно! конференцп професорсь-ко-викладацького складу, астранпв та студенпв академп 24 березня-16 кв1тня 1997 р. Части-на четверта. Мехашзащя i автоматизащя. - Р1вне: Вид-во УДАВГ. - 1997. - С. 5-7.
6. Малащенко В.О. Муфти приводiв. Конструкцп та приклади розрахунюв. - Львiв: НУ "Львiвська полiтехнiкам, 2006. - 196 с.
7. Малащенко В.О., Мартинщв М.П., Шнчук А.В. Розподiл питомого тиску на боко-вих поверхнях кшець фрикцшно'1 муфти тдвищено'1 навантажувально! здатносп// Наук. вю-ник УДАУ. - 2005, вип. 15.2. - С. 51-56.
8. Малащенко В.О., Шнчук А.В. Дискова фрикцшна муфта. Патент Украши, № 53242А. Бюл., № 1, 2003.
УДК 536.532 Доц. В.О. Фединець, канд. техн. наук -
НУ "Льbeiecbm полтехшка"
РОЗРАХУНОК ОПТИМАЛЬНИХ РЕЖИМ1В ПОВ1РКИ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИХ ТЕРМОПЕРЕТВОРЮВАЧ1В
Виконано аналiз взаемозв'язку вимiряних i залежних вiд часу значень темпера-тури термоперетворювача, дiйсних значень температури та значень iнших теплових факторiв, що мають мiсце при повiрцi, а також проведено аналiз похибок, що вини-кають при повiрцi високотемпературних термоперетворювачiв.
Ключов1 слова: повiрка, похибка, температура, термоперетворювач.
Assist.prof. V.O. Fedynets-NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
Calculation of optimum modes of checking of high-temperature converters
of temperature
The analysis of interrelation of the values of temperature of the converter of temperature measured and dependent on time, the valid values of temperature and values of other thermal factors having a place at checking is executed, and also is lead (carried out) the analysis of the errors arising at checking of high-temperature converters of temperature.
Keywords: checking, error, temperature, the converter of temperature.
Вступ
При експлуатаци високотемпературних термоперетворювач1в, особливо з великим ресурсом роботи, виникае необхщшсть в перюдичнш пов1рщ статично! характеристики для уточнення И в1дхилення в час i вплив на ста-
тичну характеристику експлуатацшних факторiв: тиску, вiбрацй, хiмiчноl взаемоди з вимiрюваним середовищем, iонiзацiйного випромiнювання, тощо.
Повiрку i градуювання можна здiйснювати шляхом порiвняння зi зраз-ковими термоперетворювачами або по фжсованих (реперних) точках [1]. При вЫх повiрках необхiдно слщкувати за тим, щоб були виключеш похибки ви-мiрювання за рахунок шдведення або вiдведення тепла.
Повiрку термоперетворювачiв методом 1х порiвняння зi зразковим можна здiйснювати при будь-якш температурi, якщо температура вимiрюва-ного середовища е достатньо постiйною. Процес повiрки здшснюеться в рь динних термостатах або трубчастих печах. Повiрку по фшсованих (реперних) точках найпростше проводити при температурi топлення льоду. К^м цього прийнятi вимiрювання в потршнш точцi води, при температурi кипiння води, а також при температурах (точках) затвердшня металiв - олова, цинку, срiб-ла, золота та шших.
З двох розглянутих методiв повiрки бiльш точним i надiйним е метод по фiксованих (реперних) точках при умовi хiмiчноl чистоти компоненту роз-плаву. При цьому виключаеться похибка зразкового термоперетворювача. Значення температури повiрки, що вщповщае мплощадцiм показiв контрольного термоперетворювача приймаеться рiвним вiдповiдному значенню за Мiжнародною температурною шкалою МТШ-90 для даного компонента. По-вiрка за даним методом дае можливють визначити похибку термоперетворювача тшьки при одному значенш температури i використовуеться тшьки в тих випадках, коли необхщно звести до мiнiмуму похибку повiрки.
Мета роботи
На основi теоретичних та експериментальних дослiджень виконати розрахунок оптимальних режимiв повiрки високотемпературних термоперет-ворювачiв, провести аналiз похибок, що виникають при повiрцi. За отримани-ми результатами запропонувати шляхи досягнення оптимальних режимiв по-вiрки i шляхи зменшення похибок, що виникають при повiрцi.
Виклад основного матер1алу
Для повiрки термоперетворювачiв з температурним дiапазоном до 1000 °С на практицi бiльш поширеним е метод порiвняння зi зразковим тер-моперетворювачем, який дае можливiсть визначити значення похибки термоперетворювача, що повiряеться, в широкому дiапазонi температур. При цьому необхщно враховувати також, що для високотемпературних термопе-ретворювачiв повiрку здiйснюють при температурах 100 °С i вище, оскiльки при невисоких температурах 1х вихiдний сигнал е незначним. Крiм того, по-вiрку бажано проводити в кшькох точках робочого дiапазону, включаючи температуру верхнього значення дiапазону для встановлення можливих нель нiйних вiдхилень по дiапазону. Повiрка при верхньому значенш температури робочого дiапазону необхiдна i для встановлення похибок вiд зменшення електричного опору iзоляцil i вщ змшено! внутршньо! структури термоелек-тродiв. При високих температурах збiльшуеться i похибка за рахунок теплоп-ровщносл термоперетворювача, яку розглянемо бiльш детально.
Внаслiдок тепловдаедення по корпусу термоперетворювача i по термо-електродних та з'еднуючих провдаиках по його довжинi встановлюеться нерiвно-мiрний розподш температури. Вплив тепловдаедення в першому наближеннi можна ощнити, розглядаючи процес теплообмiну мiж вимiрюваним середовищем i термоперетворювачем, виконаним у вигляд однорiдного стержня, консольно за^пленого на стiнцi арматури, що мае певне значення температури [2-4].
Вираз для похибки за рахунок тепловщведення мае вид:
М = ^, (1)
де: - температура вимiрюваного середовища; 1с - температура термоперетворювача в точщ кршлення його до стiнки арматури; Ь, d - вiдповiдно глиби-на занурення i дiаметр робочо!' дiлянки термоперетворювача; а - коефщент конвективно! тепловiддaчi вiд середовища до чутливого елемента; А - коефь цiент теплопровiдностi мaтерiaлу чутливого елемента.
При незмшних значеннях а, d i А для даного термоперетворювача по-хибка його за рахунок тепловщведення визначаеться глибиною занурення Ь. Диференцiюючи вираз (1) по Ь визначимо 11 значення, що вщповщае максимуму похибки А1 т:
(о - ^)
d (А1 т ) =_
С - 14а Ь /4^
е Vd•А — е Vd•А
dL 4а
2сЬЬ,— VdА
(2)
Прирiвнюючи вираз (2) до нуля знаходимо, що максимум значень А1 т вщповщае Ь = 0. Тобто, для зменшення похибки за рахунок теплопровщност термоперетворювача при повiрцi необхщно збiльшувaти глибину занурення Ь. Оптимальним з точки зору практики вважаеться вaрiaнт, при якому Ь= I /2, де £ - довжина на^вача шчки.
В загальному випадку, похибка при повiрцi конкретного термоперетворювача може бути щентифшована як сума складових:
• допустима шструментальна похибка вим1рювального тракту Ав ;
• допустима динам1чна похибка вим1рювань термоперетворювача А1д 1 зраз-кового засобу вим1рювань А2д ;
• допустима методична похибка вим1рювань термоперетворювача А1м 1 зраз-кового засобу вим1рювань А 2м;
• допустима похибка передач! температурное' шкали зразковим засобом вимь рювань ст.
При стащонарному температурному процесi, яким е процес повiрки i тривaлостi операцп вимiрювaння динaмiчними похибками А1д i А 2 д можна
нехтувати Шляхом вщповщного вибору зaсобiв вимiрювaння, по можливостi, можна знизити шструментальну похибку вимiрювaльного тракту Ав. Таким
чином, сумарна допустима похибка при повiрцi будь-яко! конструкци термо-перетворювача розподшяеться мiж методичною похибкою А м i похибкою пе-редачi температурно! шкали а.
Методична похибка в кожному конкретному випадку зводиться до визначення величини похибки вщ тепловщведення для даного типу термопе-ретворювача за виразом (1).
Похибка передачi температурно! шкали а в основному визначаеться випадковою похибкою при порiвняннi показiв термоперетворювача, що повь ряеться, i зразкового засобу вимiрювання. Одним iз шляхiв зменшення вели-чини а при вибраному певному зразковому засобi е збiльшення числа вимь рювань. При цьому, як вщомо [5] аn =а /п, де а - похибка одного вимiрю-вання; п - кшьюсть вимiрювань.
Кiлькiсть вимiрювань при повiрцi на нижньому i верхньому дiапазонi температур може бути рiзною через рiзнi значення iнформацiйного сигналу на цих дiапазонах. З пiдвищенням температури кшьюсть вимiрювань може бути зменшено через збшьшення рiвня iнформацiйного сигналу, що, як вщо-мо [6], понижуе випадкову похибку окремого вимiрювання. Таким чином, на кожному дiапазонi температур кшьюсть вимiрювань можна оптимiзувати при заданому значеннi похибки а.
В загальному випадку взаемозв'язок вимiряних i залежних вiд часу значень температури термоперетворювача t т (т), дiйсних значень температури t (т) i значень шших теплових факторiв fi (т), що ддать в процес повiрки, можна виразити залежнiстю:
Т (p ) = Хь (р ) • T (p ) + £ X (p ) • Fi (p ) + Fп0Ч (р ), (3)
i=1
де: Тт (р) i Т(р) - зображення (по Лапласу) вимiряноl при повiрцi tт (т) i дшсно! t (т) температур; Fi (р) - зображення ьго теплового впливу ^ (т); i = = 1,2,..., п; п - кшьюсть впливiв; (р) i Yi (р) - функци передачi термоперетворювача по вiдношенню до впливу температури шчки, в яюй здiйснюеться повiрка, i iнших теплових впливах; р - параметр перетворення Лапласа. Складова FII0Ч (р) враховуе вплив початкових умов теплообмшу
(початкового розподшу температур в термоперетворювачi i в пiчцi), 11 роль з протжанням часу постiйно зменшуеться i стае настiльки малою, що нею можна нехтувати.
Залежшсть (3) отримуемо на основi диференщальних рiвнянь тепло-обмiну системи "термоперетворювач - пiчка, в якiй проводиться повiрка".
За допомогою залежностi (3) можна отримати ряд шших характеристик, яю в явному виглядi визначають реакщю термоперетворювача на деяю впливи спецiального виду:
• р1вняння перехвдного процесу, що визначае змшу температури чутливого
елемента термоперетворювача tт (т) при ступшчастш ди основного впливу
t (т) 1 шших вплив1в fi (т);
Нaцiонaльний лкотехшчний yнiвeрситeт yKpa'1'ни
• piвняння пepexiдноï aбо iмпyльcноï пepexiдноï xapaктepиcтики, коли впливи t (т) i f1 (т) зaдaютьcя y вигляд1 одинично! aбо 5 - функци (функци Дipaкa);
• piвняння чacтотниx фyнкцiй пepeдaчi, що визнaчaють peaкцiю тepмопepeтво-pювaчa fía гapмонiчний вплив циклiчноï чacтоти ю, з якж можнa знaйти ви-paзи для aмплiтyдноï i фaзовоï чacтотниx xapaктepиcтик•
В cтaцiонapниx yмовax тeплообмiнy, яким e пpоцec повipки, з з^гаж-ноcтi (3) можнa зтайти cтaтичнy xapaктepиcтикy тepмопepeтвоpювaчa tт :
n
t тст = yt •t + Z У1 • fi , (4)
i=i
що визнaчae вeличинy cигнaлy та виxодi тepмопepeтвоpювaчa (тeмпepaтypy його чутливого eлeмeнтa) зaлeжно вiд вxiдниx cтaцiонapниx впливiв t i f1. У piвняннi
(4) yt i y1 - коeфiцieнти пepeдaчi, отpимaнi з фyнкдiй пepeдaчi Yt (p) i Y1 (p):
yt = l1m0Yt ( p ), У1 = limYi ( p ) . (5)
p^O p^O
З (4) i (5) виpaз для cтaтичноï xapa^ep^rara тepмопepeтвоpювaчa Л ст можнa зaпиcaти y виглядi:
Л ст = t тст - t = (yt - 1) t + ¿ yi • fi . (б)
1=1
Пpи Л ст =0 ^гатич^ xapaктepиcтикa тepмопepeтвоpювaчa пepexодить в його номшвльну cтaтичнy xapaктepиcтикy•
Зaгaльнi зayвaжeння
Чepeз вeликy piзномaнiтнicть умов i вимог до точноел тepмопepeтво-pювaчiв, що повipяютьcя, визнaчити чiткi ^m'epii' чи peкомeндaцiï з вибоpy мaтeмaтичноï модeлi в зaгaльномy випaдкy e теможливим. Однieю з ошов-ниx вимог можнa ввaжaти вiдноcнy ^оетоту модeлi, тобто пpоcтотy cтpyктy-pи xapaктepиcтик тepмопepeтвоpювaчa для оцiнки його поxибок. Рвзом з тим модeль повиннa бути доcить iнфоpмaтивною i вiдобpaжaти нaйбiльш icтотнi pиcи взaeмодiï тepмопepeтвоpювaчa з об,eктом, в якому пpоводитьcя вимipю-вaння тeмпepaтypи• Тобто, повитен дотpимyвaтиcя pозyмний оптимум мiж cтpогicтю зaдaвaння модeлi тepмопepeтвоpювaчa i фоpмою пpeдcтaвлeння pозpaxyнковиx piшeнь•
Нeобxiдно вiдмiтити тaкож, що piвняння тeплообмiнy виводятьcя пpи нeминyчiй cxeмaтизaцiï пpоцecy i мicтять pяд коeфiцieнтiв, знaчeння якиx зa-дaютьcя з вишкою поxибкою (5...20 % i бiльшe). Тому ввeдeння pозpaxyнко-виx попpaвок в peзyльтaти вимipювaнь пpи повipцi e eфeктивними в тиx ви-пaдкax, коли поxибки поpiвняно нeвeликi. Якщо оцiнкa виявляe бiльшi зта-чeння поxибок, то yточнeння eкcпepимeнтaльниx дaниx шляxом ввeдeння pозpaxyнковиx попpaвок e мaлонaдiйним•
Пpaктичнy оцiнкy поxибок доцiльно пpоводити поcлiдовно почитаю-чи з eлeмeнтapниx оцiнок, a по^м пepexодити до облiкy впливaючиx фaкто-piв дpyгого i вищого поpядкiв.
Висновки
Для зменшення похибки, що виникае при повiрцi термоперетворюва-4iB, необхщно, виходячи з рiвнянь (3-6) збшьшити значення коефiцiента yt i зменшити значення функци f та коефщента y j. Коефiцiент yt визначаеться в основному впливом температурного поля тчки, в якiй проводиться noBip-ка, а також шструментальною похибкою апаратури, що фiксуе температуру зразкового термоперетворювача. Тому збшьшення однорщност температурного поля i зменшення шструментально! похибки вимipювальних пpиладiв призводить до збшьшення коефщента yt.
Значення функци f i коефщента yj визначаються стopoннiми тепло-вими впливами. Тому для ix зменшення неoбхiднo забезпечити мiнiмальну теплопередачу зпдно з (1) вздовж термоперетворювача i збiльшити електрич-ний oпip iзoляцii (для зменшення похибки за рахунок шунтування вимipю-вального кола).
Зменшення випадкових похибок досягаеться збшьшенням кiлькoстi вимipювань, особливо при пoвipцi в нижнiй частит температурного дiапазo-ну, де piвень корисного сигналу невеликий, а також збшьшуеться вплив сто-poннix фактopiв - електpoмагнiтниx наводок, iмпульсниx завад, тощо.
Лiтература
1. Еращенко О.А. и др. Температурные измерения: Справочник. - К.: Советский теплотехник, 1984. - 496 с.
2. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. - Л.: Нева, 1987. - 364 с.
3. Гордов А.Н. Основы пирометрии. - М.: Наука, 1971. - 365 с.
4. Фединець В.О. Вплив конструкци i способу монтажу первинних термоперетворюва-ч1в на похибку вим1рювання температури енергоносив в трубопроводах// Транспортування, контроль якосп та облш енергоносив. - Льв1в: Сяйво, 1998. - 236 с.
5. Основы метрологии и электрические измерения/ Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.; Под ред. Е.М. Душина. - Л.: Нева, 1987. - 264 с.
6. Цветков Э.И. Основы теории статистических измерений. - Л.: Нева, 1986. - 268 с.
УДК 504.064.4:625.07 Acnip. С.Я. Хруник - НУ "Rbeiecbm полтехмка ";
ст. викл. О. Т. Мазурак, канд. техн. наук; доц. А.В. Мазурак, канд. техн. наук; ст викл. С.В. Зубик, канд. техн. наук - Львiвський ДАУ
ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ТА БЕЗПЕКИ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ВИД1В ПАЛИВА П1Д ЧАС ВИГОТОВЛЕННЯ ПРОДУКЦП З МIНЕРАЛЬНОÏ СИРОВИНИ
Дослщжено проблему використання альтернативних видiв палива, зокрема спа-лювання вiдходiв у цементних печах i пов'язаш з цим викиди канцерогешв - дюксишв i фурашв у довкiлля, проаналiзовано основнi джерела ïx утворення у Львiвськiй облас-тi й пiдраxовано рiчну емюю вiд виготовлення продукци з мiнеральноï сировини.
Ключов1 слова: утилiзацiя вiдxодiв, емiсiя, канцерогени, дiоксини, фурани, клшкер, цементний пил печi.
