Резервуари (ємності).
Вони використовуються для зберігання (постійного або тимчасового) газів під тиском, або рідин. Резервуари газів (газгольдери, ресивери) мають як правило два матеріальні потоки: вхідний, від апарата нагнітання (вентилятор, компресор) і вихідний, з якого витрачається газ. Як об’єкт керування резервуар має один вихідний параметр – тиск. Вхідними параметрами можуть бути витрати у лінії нагнітання, та у лінії стоку, оскільки регулювання тиску газу у резервуарі можна виконувати тим чи іншим потоком. Резервуар з газом відноситься до інверсійних об’єктів керування. У стані рівноваги кількість газу, яка входить у резервуар, дорівнює кількості газу, яка виходить з нього, тобто Fn = Fc, де Fn, Fc – масові витрати притоку та стоку. Якщо стік відсутній то кількість газу у резервуарі: , (2.4) де V – об'єм резервуара; М – молекулярна вага газу; Р – тиск, МПа; z – поправочний коефіцієнт; Т – температура, К; R – газова стала. Резервуари для рідини мають при наймі один вхідний Fn та один вихідний F потік. Як об’єкт керування, він має один вихідний параметр – рівень, якщо тиск над поверхнею рідини дорівнює атмосферному. У стані рівноваги притік дорівнює стоку, (Fn = Fc). Відомі три способи подання рідини у резервуар (рис. 2.2): 1. На поверхню рідини; 2. Від дна резервуара; 3. У герметичний резервуар. Якщо рідина подається на поверхню рис. 2.2.а. то кількість притоку становить: , де – густина рідини; – поперечний перетин резервуару; L – рівень.
Рис. 2.2. Способи подачі рідини у резервуар.
Якщо рідина подається знизу рис 2.2.б, то її кількість обмежуватиметься тиском гідростатичного стовпа, який становить: (2.5) Якщо PH = PГ, то настає стан рівноваги і рівень приймає стале положення, і: (2.6) звідки: . (2.7) Розглянемо рис 2.2.в. При подачі рідини з витратою F під тиском РH рівень L 1 буде підвищуватися. Тоді об'єм повітря над рідиною буде зменшуватися, що призведе до збільшення тиску Р. Зростання тиску продовжуватимешся до тих, доки не настане рівновага тисків . Тоді подача рідини в резервуар припиниться, і припиниться також збільшення рівня L 1. Об’єм повітря у верхній частині резервуару: (2.8) Оскільки: ; (2.9) , (2.10) де m г – маса газу у верхній частині резервуару.
|