Устройство для регулирования работы мешалки аппарата периодического действия Советский патент 1985 года по МПК B01F13/04 G05D27/00 

Изобретение относится к устройст вам 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 регулиро вания процесса перемешивания в аппа ратах с мешалкой, осуществляющее изменение скорости вращения мешалки в зависимости от вязкости перемешиваемой среды и ее объема ClX Недостатком этого устройства является снижение интенсивности перемешивания на завершающей стадии пери одического процесса, когда во избеж ние перегрева необходимо снижать частоту вращения мешалки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования работы мешалки ап парата периодического действия, содержащее измеритель тока нагрузки двигателя мешалки, тиристорный преобразователь частоты и напряжения с дистанционным задающим блоком и бло ком обратной связи, вход которого с единен с измерителем тока нагрузки двигателя, а выход - с тиристорным преобразователем частоты и напряжения, соединенным с преобразователем температуры, блок переключения контура внешнего обогрева, вход которого соединен с тиристорным преобразователем частоты и напряжения и чере преобразователь температуры с датчиком температуры, а первьй и второй выходы соединены с контуром внешнего обогрева 2 Однако в устройстве во избежание перегрева реакционной среды, обуслов ленного диссипацией механической энергии перемешивания, необходимо . сн -1Жать частоту вращения мешалки на завершающей стадии периодического процесса, когда вязкость среды становится особенно высокой. В результа те снижения интенсивности перемешива ния на этой стадии скорость химического превращения также снижается. Цель изобретения увеличение интенсивности перемешивания за счет повышения эффективности отвода избыточной теплоты диссипации. Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования работы мешалки аппарата периодического действия, содержащее измеритель тока нагрузки двигателя мешалки, тиристорньй 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 переключение 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 конту-. , ру внешнего обогрева и состоящим из последовательно соединенных обратного клапана, холодильника и насоса, блок управления электроприводом которого соединен с вторым выходом блока переключения контура внешнего обогрева. На фиг И 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 2jаппарата 3 периодического действия.Двигатель 1 подключен к выходу тиристор-Н1ЭГО 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, холоди.пьник 13, межтрубное пространство которого подключено к магистраи 14 первичного хладоагента, и циркуляционньй насос 15 с электропривоом и блоком 16 управления электроприводом. Вход преобразователя 17 температуы соединен с датчиком 18 температу3 11 ры аппарата 3, а выход - с блоком 19 переключения контура внешнего обогрева. 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. регулятора 21 соединен также с блоком управления 16 электроприводом насоса 15. На фиг.2 обозначено: 23 - кривая температуры аппарата Т,, 24 - кривая теплового потока диссипации , 25 - циклограмма работы контура охлаждения 26 циклограмма работы контура внешнего обогрева. Устройство работает следукяцим образом. При нагревании аппарата в начальной стадии периодического цикла вклю чен 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 -теплоносителя через змеевик9, Мешалка 1 работает с постоянной максимальной частотой вращения. Насос 15 контура охлаждения отключен. Обратный клапа 12 препятствует проникновению греюще го 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 позиционньй регулятор 21, который переводит клапан 22 в за йрытое состояние и дает импульс на включениеЦиркуляционного насоса 15. В дальнейшем клапан 22 самоудерживается в закрытом состоянии независимо от величины сигнала, поступающего с регулятора 20. Подача гренщего агента в змеевик 9 ребойлера 8 прекращается. Из ребойлера 8 в рубашку аппарата 3 поступает конденсату охлажден ный в холодильнике 13. Для поддержания наиболее интенсив ного режима перемешивания реакционно ,среды, вязкость которой в завершающе стадии цикла непрерьшно возрастает. обеспечивают постоянство мощности N потребляемой мешалкой при перемешива 4 НИИ (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: Qs N const. Условию поддержания постоянства рабочей температуры аппарата соответствует равенство .Cf),. в котором Q(ii) - величина потока хладоагента, циркулирующего через рубашку. Из последнего равенства интервал изменения температуры аппарата при регулировании (дТр): . где т (v) , m-p(C) - соответственно масса хладоагента и реакционной среды;с, Ср- - средние удельные теплоемкости хладоагента и реакционной cpeдыj дТ-с - перепад температуры хладоагента на входе и выходе из рубашки, В процессе работы аппарата с контуром охлаждения составляющие , тр(Т), с практически не изменяются. Тогда последнее равенство можно представить в виде: дТр (г), где )(Cptnp-.(f)uTx - 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(J). 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 ) при непрерывной работе насоса 15 можно обеспечить условия идеальной компенсации избыточной составляющей энергии диссипации: Q,()Q8(f), , Tp mcxx fJ mm Однако из-за наличия тепловых во мущений в реальных системах для пра тических целей более целесообразно обеспечить/ступенчатьш режим работы насоса 15 и контура циркуляции жидкого хладоагента (циклограмма 25 фш.2)э выбирая: Q(ir)Q.(i;), тсмх Тр rnin Путем подбора коэффициента усиления/ преобразователя 17 величину ЛТр на практике удается свести до десятых долей градуса, т.е. почти идеально компенсировать избыточную теплоту диссипации. Более высокая эффективность отвода избыточной теплоты диссипации в изобретении обуславливается повьшенной чувствительностью регулирования так как передача теплоты диссипации в объем смеси и изменение величины потока хладоагента в крайних своих пределах происходит практически безинерционно, более тлчным поддержанием постоянства заданной температуры независимо от характера изменения 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 внешнего обогрева и блоком управления электроприводом циркуляционного насосаS 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.ВоИ.Ленина дает возможность повысить производительность аппаратов периодического действия в среднем на 10% и получить продукт более высокого качес-.тва.

uTpl

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 насос- олок управления электроприводом г.сторого соединен с вторым выходом блока переключения контура внешнего обогрева.

Фиг. 2