Устройство для моделирования теплообменного аппарата

 

ОП ИСАНИЕ ()4,., ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид ву.— (22) Заявлено 29.05.73(21)1922093/18-24 (51) М. Кл Q06 g 7/56 с присоединением заявки

Государственный комитет

Саввта Мннистрав СССР па делам нзааретеннй н открытий (23)Приоритет

Опубликовано 25.04.75 Бюллетень № 15 (Я) УДК 681.333 (088. 8) Дата опубликования описании 28 5 7

° ° (72) Автор изобретения

А. В Богословский

Институт автоматики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области анало говой вычислительной техники. Оно может быть использовано для моделирования динамических процессов, происходяших в теплообменниках, с целью автоматического фор- 5 мирования оптимальных управляюших воздействий или выбора параметров системы регу лирования..

Ф

Известно устройство для моделирования теплообменника, основанное на представлении объекта рядом последовательно включенных звЕнЬев, каждое из которых содержит интегратор;: дна: устройства умножения и большое число сумматоров и устройств умножения на постоянный. коэффициент. Для обеспечения достаточной точности модели- . рования динамики процесса теплообменник должен быть представлен устройством с большим числом звеньев. Увеличение числа gp звеньев приводит к значительному усложнению устройства. Особо следует подчеркнуть наличие в каждом звене двух устройств умножения, являющихся достаточно . сложными операционными устройствами. 25 т

Цель изобретения - расширить областы применения устройства.

Это достигается за счет использования циклических переключателей, управляемых импульсами, поступаюшими с частотой, пропорциональной расходу теплоносителя.

На чертеже изображена блок-с.хема предлагаемого устройства для моделирования теплообменного аппарата.

Устройство содержит преобразователи

1 и 2 электрического сигнала в частоту импульсов; операционные усилители 3 и 4 со. вспомогательными цепями; циклические переключатели. 5 и 6 с конденсаторами; повторитенИ 7 и 8 электрических сигналов и RC-. модель 9 участка теплообменника.

К входу блока 1 подключается электрический сигнал, пропорциональный расходу первого теплоносителя Я». Блок 1 пре образует сигнал Q в пропорциональную ему частоту импульсов т. ц . Импульсы

» с частотой f g с выхода блока 1 поступают на управляющий вход циклическо-. го переключателя 5. Циклический пере468261

3 ключатель 5 может находиться в одном из 0Ъ +2)состояний. В начальном состоянии выходы переключателя 5 „ и соединены один с другим. Под действием одного управляюшего импульса выходы циклического переключателя 5 переключаются по отношению к выходам 5„на один ш ин шаг в направлении движения часовои стрелки, Каждый последуюший управлявший импульс вызывает дополнительное смешение на один шаг.

На вход блока 3 подается сигнал Т, пропорциональный температуре первого теплоносителя на входе теплообменного аппарата. Блок 3 представляет собою операционный усилитель, обеспечиваюший быструю установку на конденсаторах, входящих в блок

5, напряжения, равного входному сигналу 7 .

Совершенно аналогично построен канал для второго теплоносителя. Сигнал, пропорциональный расходу второго теплоносителя Q 2, подается на вход блока 2. Импульсы. с частотой, пропорциональной Q с выхода 2 поступают на управляюший вход второго циклического переключателя 6, На вход блока 4 подается сигнал Т пропорциональный температуре второго но1 сителя. К выходам $ и 6 „ первого и

Ь второго циклического переключателей присоединена RC -модел ь участка разделительной перегородкой, Модель 9 может быть выполнена с той же или иной степенью детализации. Она, например, может учитывать продольную теплопроводность и в случае необходимости состоять из нескольких звеньев. Продольная теплопроводность учитывается при помоши проводимостей 10. Теплоемкость разделительной перегородки — ири помоши конденсаторов 11. Тепловые потери- при иомоши проводимостей 12, теилоироводность перегородки в направлении, периендикулярном к движению теплоносителя,— проводимостямп 13.

Для вывода информации о температурах первого и второго теплоносителя к входа. л 6 и 6 ° „ прис >единены блоки 7

« .+ i +1 и 8, Бл; и 7 li 8 иредставлчют собой повтори i ии электрических сигналов с ничтожно мах1ым потреблением на входе.

Дия моделирования иротивоточного теплообменника блок 3 должен быть ирисоеди4 нен к ахопу 5 «4, блок 7 — к од « ному из выходов 5, а направление переключения циклического переключателя

5 .должно быть изменено на обратное. При помоши блоков 7, 8 или -"налогичных им может быть получена информация о температуре в любой промежуточной точке теплообменника, Для этого вход повтори5 теля электрических сигналов должен быть присоединен к соответствуюшей точке первого или второго циклического переключателя.

Устройство дает возможность модели10 ровать подвод или отвод тепла из промежуточной точки теплообменника. Для этого к соответствующей точке циклического переключателя должен быть подключен ис— точник тока, величина которого пропорцио15 нальна тепловому потоку, а знак определяет направление.

Работает устройство следуюшим образо..

В момент, когда очередной конденсатор циклического переключателя 5 присоединя20 ется к блоку 3, он заряжается до напряжения, пропорционального начальной температуре первого теплоносителя

При поступлении со входа блока 1 очередного импульса конденсатор, заряженный

25 до напряжения, пропорционального Т переключается на вход модели 9 участка теплообменника, включенной между выходами 5 . и 6. . За время, пока конден1

30 сатор остается подключенным к модели 9, между ним и конденсатором, входяшим в блок 9, будет протекать уравнительный ток, пропорциональный проводимости 13 и разности напряжений конденсаторов. Зтот ток моделирует тепловой поток между первым

35 теплоносителем и стенкой теплообменника на первом участке.

При поступлении с выхода блока 1 оче-. редного импульса конденсатор переключает40 ся на модель 9, включенную на один из

1 следуюших выходов 5 — Q ...НапряжеI L ние на конденсаторе уже не равно начальному, так как за счет уравнительного тока часть заряда передается конденсатору, входяшему в блок 9.

Совершенно аналогично происходит работа второго канала. 3десь переключение циклического переключателя 6 происходит с частотой, пропорциональной расходу второго теплоносителя, а конденсаторы заряжаются до напряжения, пропорционального температуре второго теплоносителя на входе теплообменника.

ilредмет изобретения

Устройство для моделирования теплообменного аппарата, содержашее t1 R{;—

CG 8251 2М Е> т 1Н бj+

Редактор Техред Корректор

О.С тенина Л.Казачкова 3.Тарасова

Изд. М 5g(Тираж 67g Подписное

;1аказ 2.2Ъ2»

ЦНИИ11И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 моделей участков теплообменника, пре» образователи напряжения в частоту импульсов, операционные усилители и повторители злектрических сигналов, о л и ч аю ш е е с я тем, что, с.. целью расширения области применения, оно содержит два циклических переключателя, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих преобразователей напряжения в частоту импульсов, и две группы из (tl. +2) конденсаторов, одни из обкладок которых присоединены к шине нулевого потенциала, а другие подключены через контакты соответствующих переключателей к выходам операционных усилителей, к внешним выводам gQ- моделей участков теплообменника и ко входам повторителей электрических сигналов.