Калеева Жанна Григорьевна
К.п.н, старший преподаватель Орского гуманитарно-технологического института (филиал) ФБГОУ ВО Оренбургский государственный университет
Математическое моделирование датчика сильфонного элемента
Аннотация: В статье описаны датчики сильфонного элемента, назначение и область их применения. В основе математического моделирования в системе Матлаб лежит уравнение Меделеева-Клапейрона. Полученные результаты характеризуют итоги термического анализа.
Сильфоном принято называть цилиндрическую фигуру, выполненную из гофрированной стали, чаще всего латуни. Стенки сильфона имеют гофрированную структуру, которая способна растягиваться, оставляя цилиндр полностью закрытым. В обиходе можно сравнить сильфон с баяном, у которого растягиваются меха.
Сильфон применяется широко в технике и народном хозяйстве.
Например, сильфонный компенсатор это новый и технологически выгодный элемент, который используется в работе трубопроводов.
Задача сильфонного компенсатора - это защита от динамических и статических нагрузок. Чаще всего в трубопроводах имеют место не благоприятные условия – а именно – химически активные жидкости, газы, вибрации, деформации, тепловые удары и (или) гидравлические удары.
Сильфонные компенсаторы компактны по размерам, их легко устанавливать в произвольном месте системы трубопроводов без относительно топологии и взаимного расположения труб и методов их прокладки. Для подземной прокладки трубопровода сильфон изолируют внешними кожухом, и гидравлическим изолятором из полиэтилена. Одним из преимуществ сильфонных компенсаторов является то, что срок эксплуатации компенсаторов сравним со сроком службы и эксплуатации трубопроводов. Эксплуатационный ресурс сильфонного компенсатора долговечен, и не требует технического обслуживания, что выгодно отличает их от сальниковых компенсаторов.
Математическое моделированиедатчика сильфонного элемента было проведено авторами настоящей статьи исходя из следующих условий.
Во первых, в трубопроводе не агрессивная среда (жидкость, газ), во вторых – установившийся тепловой режим снаружи и внутри теплопровода, и в третьих место расположения датчика не влияет на гидравлический (газовый) режим системы трубопроводов. Основой модели является уравнение Менделеева-Клапейрона, в котором давление газа остается постоянным. Влияющие параметры это диаметр и длина цилиндра. Основой моделирования послужила среда Матлаб, в которой задавалось изменение температуры с шагом один градус, как влияющий параметр. Всего в моделировании было указано изменение температуры от -50 градусов до +50. Характерным для указанного математического моделирования было следующее – считалось что поток жидкости (газа) является ламинарным, турбулентные явления были исключены. Оптимальной температурой был определен температурный диапазон от -20 до +20 градусов Цельсия. При условиях, что температура изменяется плавно, а не скачками. В природе однако температурные скачки обусловлены погодными условиями с повышенной влажностью и ветровых нагрузках. Трубопроводы имеют эксплуатационные параметры удовлетворяющие условиям моделирования в системе Матлаб.
Выводом из проведенного исследования систем теплопроводов является то, что установившиеся тепловые режимы соответствуют условиям эксплуатации, имеют собственный эксплуатационный ресурс и согласно условиям оптимальности могут эксплуатироваться в экстремальных условиях, однако благоприятный температурный диапазон заключается в пределах от -20 до +20 градусах. Резких скачков эксплуатационных характеристик не было найдено в условиях математического моделирования.
Использование сильфонных элементов не ограничивается трубопроводами. Уникальная конструкция нашла применение и в сильфонных датчиках температуры и давления.
Сильфонные датчики используются наряду с диафрагменными, так как имеют одинаковое с ними эксплуатационное достоинство. Дополнительным преимуществом сильфонных датчиков заключается в том, что показывающий прибор облегчает настройку и наблюдение за работой автоматического устройства.
Автоматические датчики в настоящее время широко применяются в контрольно измерительных приборах на металлорежущих станках. Воздух, подводимый к пневматическим датчикам, проходит систему очистки и стабилизации по давлению.
Литература:
1. Калеева, Ж.Г. Формирование инженерной компетентности в процессе решения учебно-профессиональных задач / Ж.Г. Калеева, Е.В. Баширова // Педагогика: семья - школа - вуз - общество (инновации и технологии) [Текст]: монография / [Е.В. Баширова, Т.А. Байдак, А.В. Венидиктова и др.]; под общей ред. проф. И.А. Винтина. - Книга 40. - Воронеж: ВПГУ; Москва: Наука: информ. - 202 с. - ISBN 978-5-00044-448-1 - C. 79-86/
2. Калеева, Ж.Г. Критерии отбора инженерного содержания професси-онально ориентированного обучения студентов» / Калеева Ж.Г., По-яркова Е. В. // Научное обозрение. – № 8. – 2016. – С. 58-62.
3. Калеева, Ж.Г. Обработка результатов механических испытаний материалов методом линейного регрессионного анализа [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / Ж.Г. Калеева, Е.В. Пояркова, С.Н. Горелов. — Электрон. дан. — М.: ФЛИНТА, 2015. — 46 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=72680 — Загл. с экрана.