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 F_n = F_c, де F_n, F_c – 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 F_n 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, (F_n = F_c).

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 P_H = P_Г, 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 Р_H 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.