高压反应器流量及压力控制Word格式文档下载.docx

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１MPａ。

稳压阀：

进口压力:

3500Ｐｓig,出口压力:

50~3500　Ｐsig

背压阀:

进口压力50～3500　Pｓｉｇ，出口压力：

常压

质量流量计:

5０0　SCCM

压力传感器:

1.0ＭPａ

表1高压反应器流量及压力控制装置技术参数

项目

技术参数

设备最高工作压力

1MPa

气体最大流量

5０0SCＣM

额定电压

220Ｖ

使用环境温度

０~40℃

装置外形尺寸

14００×

800×

16０0mm

装置重量

75　kｇ

四、实验步骤

（1）取工具箱，并检查实验装置及工具箱内工具、配件是否齐全。

查看工具箱内应有刻度尺一把、呆板手４把、过滤器一个、单向阀一个、切管器一个、弯管器一个、四氟密封带、三通等。

（2）用直角尺测量所接管路的长度，用切管器、弯管器、适宜长度的金属管、卡套配接一段反应器出口处的管路。

（3）系统检漏：

打开进气阀，顺时针调大稳压阀至阀出口压力为0.5MＰa,调大背压阀至系统压力为0.4ＭPａ，进行检漏，在上步所装管路接口螺母处涂抹皂液,以无明显的皂沫鼓泡为合格。

（４）系统气密性检验:

关闭系统进气截止阀，待质量流量计读数不变后,每分钟记录一次稳压阀进口、出口压力,系统压力，反应器进口压力和质量流量计读数，记录1０分钟,系统压力无明显降低,可认为气密性良好，进行下一步实验。

（５）将系统压力调节到0.3MPa后,质量流量计设定流量为0ＳCCＭ，稳定30s后,记录质量流量计的零点漂移读数。

（6）质量流量计设定流量为１00　SCＣM,稳定3０ｓ，读取一段时间内开始和结束时的系统压力、稳压阀进口压力、稳压阀出口压力、反应器进口压力、质量流量计读数,皂膜流量计测得的工况和标况下的气体流量（连续两次测量）,记录一定体积的气体通过湿式流量计所需时间。

（7）依次设定质量流量计为20０、３００、400、5０0、400、300、20０、1０0、0SCCM,重复步骤６进行实验。

（８）关闭进气阀,待流量计读数为零时,再关闭质量流量计电源开关。

缓慢调节稳压阀、背压阀，将反应器压力调节到常压,压力表和传感器读数为零,关闭总电源。

五、实验数据记录及处理

原始数据整理表如下表所示:

表2－1实验条件记录表

实验名称

实验人

田贝倩

同组人

王馨逸

实验日期

2017.

１2．1４

实验时间

1３：

00－16:

30

地点

50B302

实验人数

2

天气

阴

大气压/kＰa

102.9５

室温/℃

16.０

设备号

4

表2-2实验仪器记录表

仪表名称

稳压阀进口压力表

稳压阀出口压力表

反应器进口压力表

质量流量计

湿式流量计

皂膜流量计

型号

—

Ｄ07－７

LML-1

ＨY5020-2

量程

4MPa

1.6　MPａ

１.6　MＰａ

500　SCＣM

20－20００ｍL/min

公司

天津纽泰克自控仪表有限公司

长春汽车滤清器有限责任公司

表2-3密封实验原始数据记录表

序号

自然时间

稳压阀进口压力/MPａ

稳压阀出口压力/ＭPa

反应器进口压力／ＭPａ

质量流量计读数/SCＣM

系统压力/MPａ

1

14:

４3

0．38

0.3８

0.３７

－1.0

0.3７4

２

１4:

44

0.３7

-1．5

０.373

3

45

0.38

0.37

－１.５

0.37２

14：

46

0．37

-1.5

0.37１

5

1４:

47

0．3８

0．３８

0.3７

０.３71

6

48

0.３8

0．３8

０.370

7

4９

－1.5

0．370

8

5０

０．３8

-１．６

0.36９

９

51

0.３８

-1．4

10

52

-1.4

0.３6９

表２-4恒定压力下流量计校正原始数据记录表

时间

设定流量/SCＣM

稳压阀进口压力／MPa

稳压阀出口压力／ＭPａ

反应器进口压力/MＰa

系统压力/ＭPa

质量流量计读数/SCＣＭ

皂膜流量计流量/（ml/min）

湿式流量计流量/L

测量时间段/ｓ

标况

工况

1５:

20

0.0

0.５4

0.５0

0.3０

0.27９

0.3

15:

32

100．0

0．54

０.50

0．３0

0.３0１

100.8

105．8

１10.9

770.８00

９4.6３

36

0．5４

０.3０

0．30１

1００.8

１0６.6

11０.９

771．000

15：

3７

２00.0

0.54

0．50

0.31

0．306

201.０

2０8.9

２17．5

77２.6００

１０3．25

41

0.50

0.３1

０.3０6

２01.1

2０8.８

2１7.5

773.000

4１

3０0.０

0.5４

0.49

０．31

0.３08

301.４

３1１.5

324.5

7７4．80０

65．03

１5:

０.54

0.308

301．4

311.4

３2４．4

7７5.２00

400.0

0.５４

０.４９

０．3１

０．310

40１.6

414.9

432.3

77６．000

80.34

0．49

0．310

401．8

4１４.５

4３1．9

776．6００

4８

5０0.０

０.4９

0．32

0.311

5０２.0

５１9.4

541．2

77７.600

84.47

１５:

50

0．３２

０.310

50２.0

５１9.9

５４1．7

778.４０0

０．54

0.32

０.30７

4０1.８

77９.００0

80.35

5５

0．５4

0．307

4０1.8

４15．2

43２.6

779．6０0

55

300.0

０.49

0.3１

０.3０4

3０1.５

311.９

３2５.０

７80.４００

71．47

5９

0.4９

0．304

30１.4

3１2．２

325.3

780．８０0

59

200．0

0.３00

２01．2

209.６

218.4

7８２.60０

９9．66

1６：

02

0.5０

0.300

2０1.１

209．9

2１８.７

783.000

16:

０3

100.0

０.5４

0．31

0.29６

100.８

10７．4

111.９

783.400.

10４.43

1６:

０6

0.296

１00．8

１07.4

783.600

1４

０．２76

０.3

1．记录密封实验中，系统压力的变化，作图表示。

图7密封实验中系统压力变化图

2.　记录在一个固定流量下，反应系统各个位置的压力值随时间的变化关系,作图表示。

图8　反应系统各个位置的压力值随时间的变化图

3．记录在背压阀开度不变的情况下，反应器压力随流量的变化，作图表示。

取流量从０ＳCCM升到5０0．０SCＣM的六组数据作图如下:

图9反应器压力随流量的变化图

六、实验结果及讨论

１.　将密封试验中，系统压力的变化数值列表,计算出不同时间的压力下降速度。

以第一分钟内的数据计算举例:

第1分钟压力下降速度

，同理计算其他组数据列于下表3：

表３密封实验中不同时间的压力下降速度表

质量流量计读数/SCCM

系统压力／ＭPa

压力下降速度/（MPa／min）

43

-１.0

0.374

——

０．37３

0.0０１

３

4５

0.3７2

０.00１

4６

－1.５

0．371

１4：

4７

０.３７１

０．370

0.001

－１．５

－1.6

0.369

9

0.3６９

-１.4

0.3６9

2.　将固定流量下,反应器压力传感器的数值、稳压阀前的压力表读数度、背压阀前的压力表读数三个数值列表,并计算不同位置压力的波动误差。

讨论说明稳压阀与背压阀控压的特点与精度。

未做压力控制实验，故采用密封试验中数据作表如下：

表4　密封实验不同位置压力数值列表

稳压阀进口压力/MPa

反应器进口压力/MPa

系统压力/MPa

0.3７４

０．3８

０.3７

0．373

０.３72

0．3７1

0.371

0.3７０

０.38

０.37

０．37０

0．36９

１４:

0．3７

0．３6９

０．36９

由于上表的系统压力是在等待流量读数稳定的过程中记录的,随后的5分钟内一直保持０.３69MPa，故可认为三处压力的波动误差为0。

稳压阀是维持稳压阀出口压力的稳定，调节手柄时，压力变化迅速。

背压阀用于管路或是设备容器压力不稳定的状态下,使反应器内有恒定压力,调压较慢。

3.讨论说明背压阀控压特点。

背压阀是通过弹簧的弹力来工作的。

当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路；

当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧,管路接通，流体通过背压阀。

在管路或是设备容器压力不稳的状态下，背压阀能保持管路所需压力。

4．以皂沫流量计为基准流量，计算出在实验范围内,质量流量计的精度、湿式流量计的精度。

以第一组数据为例计算湿式流量计所示流量

同理计算得其他组，列于下表5：

表5流量计读数及误差表

设定流量/SCCM

绝对

误差/SCCＭ

质量流量计读数／SCCM

皂膜流量计标况流量/（ml／min）

皂膜流量计工况流量／（mｌ/ｍin）

湿式流量计流量／（ml／ｍin）

误差

/（ml／ｍiｎ

100

-5.7

１0０.５

10６.2

１２6.８

１5.９

200

-８.１

2０0.8

208.9

232．4

14.9

3０0

-10．4

301.1

31１.5

32４.5

3６9.1

４4.7

４00

-13.3

４０1.4

414.7

４3２．1

448．1

1６.0

５00

-１8.０

5０１．7

519.7

5４1.５

56８.2

２6.８

４0０

-1３．6

401.５

415.1

432.５

４4８

15.6

３00

－10．9

301.2

3１2.1

３2５.2

3３5．8

10．7

-８．9

２00.9

209.8

２18.6

240.８

２2.３

-6.9

1００．5

107.４

111.9

114.9

3．0

目前,国产仪表常用精确度等级有0．００5,0.02，0.05,０.１,０．2,0.４,0.5，1.0,1.5,２.5,4．０等。

①质量流量计

由表5可以看出，最大绝对误差Δｍax=-18.0SCＣM

质量流量计的相对百分误差

其精度为4．０级。

②湿式流量计

由表5可以看出,最大绝对误差Δmaｘ＝44.７　mL／min

湿式流量计的相对百分误差

，其精度为８.0级。

5.讨论说明质量流量计的流量控制特点。

流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量，质量流量计所测的流体质量流量不随温度、压力的变化而变化，测量的准确度高，较为准确、快速和温度；

适用于多种介质；

响应速度快，测量迅速。

七、实验问题思考

1.　一个固定容器的压力控制有哪些方法？

答:

使用稳压阀、背压阀、溢流阀等或旁路压力控制法。

２．不同气体可以用同一质量流量计控制流量吗?

需要注意哪些内容?

答：

可以。

质量流量计出厂时一般用Ｎ2标定，实际使用中如果是其它气体，可进行读数修正，方法是以流量计显示的流量乘以流量转换系数。

３.质量流量计和湿式流量计的区别是什么？

质量流量计测量流体质量流速,然后换算成标准体积流速，是瞬时的。

而湿式流量计测量工况下的体积流量，且显示的是流量的累积。

5．简单说明湿式流量计的工作原理和使用注意事项。

①工作原理：

湿式流量计主要由壳体、鼓轮工作室、计数部分、压力计、温度计、调节支架、进气口等部分组成。

流体进入流量计后推动鼓轮转动并计数,完成流量的累计体积测量。

②注意事项:

检查各部分是否有漏气现象;

要定期检查水量是否低于调节液面高度的漏斗位置，应该保证加水量使得调节液面高度的漏斗有液体溢出;

若有腐蚀性气体或油蒸气，在进入湿式气体流量计前需除去;

6．如何将质量流量计读数换算成实际状态下的气体体积?

举例说明

以第一组数据中质量流量计读数Ｑ标=100.８　SCCM为例计算,

实际状态下的气体体积