Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11 59697 (61) дополнительное к авт. свид-ву№ 468563 (22) Заявлено 12.11.75(21) 2189486 18 24с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,03.78. Бюллетень « " 8 (45) Дата опубликования описания16.03, ;3 (51) М. К1..

G 06 & 7!56

Государственный комитет

Совете Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) У ДК 6 2 1-5 25 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Д. Кочубиевский, Ю. Д, Умников и А. Г. Сатаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ

ПАРООБРАЗОВАНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ

Изобретение относится к моделирован IIO тепловых процессов и может быть использовано в таких, например, отраслях народного хозяйства, как теплоэнергетика, для изучения динамики процессов парообразования, пере5 грева и конденсации пара, для моделирования тепловых объектов с целью испытания систем контроля и управления. для испытания материалов тепловых установок в динамических режимах.

Устройство является усовершенствованием устройства по авт. св. № 4б8563 (1).

Устройство по основному авторскому свидетельству содержит тепловую трубу, состояшую из корпуса с камерами испарения и конденсации рабочего тела, электронагреватель расположенный в зоне испарения рабочего тела тепловой трубы, охладительную камеру в зоне конденсации пара рабочего тела тепловой трубы, соединенную трубопроводом с радиатором и управляемым насосом прокачки хладагента, датчик давления пара ра- 2г бочего тела, расположенный в средней зоне тепловой трубы, вычислительный блок, выходы которого подключены через преобразователи код — аналог к первым входам двух блоков сравнения, присоединенных вторыми входами к задатчикам ручного управления. датчики дав- 25. !01! ия и Tiс)1!10j)3T1 j)bl хла;lгl ген та !! м 0!и:lос I il электронагревателя, блоки у !равлснпя и уси лители мошHocTII электронагревателя li !1;1 ),3 прокачки хладаге!!т;1, прсобразоватесl! сlii ll;i, IoB. Управ IHIQLLiHC Входы электрона!ров;!та I I и насоса прокачки хладагепта подклк) нч1ы рез последовательно соединенные ) си.тит,ili мошности и блоки управления к Вы;о.lам соответствук)ших блоков сравнения. Трет!.11 и;o3bl 010КОВ СРЗВНС11ИЯ 11PHCOC3HHCНЫ !СРЕЗ ПГ;Рвый преобразователь сигналов к датчику д31.ления пара рабочего тела теплоьой тр о!.1, Входы блоков управления подключеHhl Icj)cз второй и третий преобразователи сигна,lola «оответственно к датчику мощности электронагревателя и к датчикам давления и тем, ратуры хладагента В трубопроводе î i.13äHTO,;Iной камеры.

Однако пзвеcTIloo устройство нс оосcпсчцвает воспроизведснпе динамики процесса пепе грсва пара.

Це1ь10 изобретен llЯ ЯВ1Яст Я .,)cIIIIII)PIIIH

h 1 3СС3 МОДЕ111РМЕМ ЫХ Зала! I.

Для этого устройство содержит доиоляиТС1ЬНЫЕ ЭЛСКТРОНЗГ!)ЕВЗТС1Ь.; СТ3110В.10Hlii! il средней 13cTII тепловой трi бы, торообразll;. охладительную камеру. распо 10)кс!111 Io liа внешней поверх!10ст11 тепловой труоы В сс р,:,5969 72

20. ней dacTH. coe+HHeHHble с доно.мнительной тсрсобразной охладительной камерой радиатор и насос прокачки хладагента, датчик температуры пара в средней зоне тепловой трубы, датчики давления и температуры хладагента и мощHocTH дополнительного электронагревателя, блоки управления и усилители мощности дополнительных электронагревателя и наа>са, формирователи сигналов, дополнительные преобразователи код — аналог, задатчики ручного управления и блоки сравнения, первые входы которых через дополнительные преобразователи код — аналог соединены с выходами вычи .лительного блока, а вторые входы соединены с дополнительными задатчиками ручного управления, причем управляю,цие входы дополнительных электронагревателя и насоса прокачки хладагента подключены через последовательно соединенные соответствующие усилители мощности и блоки управления к выходам соответствующих дополнительных блоков сравнения, входы блоков управления дополнительных электронагревателя и насоса подключены через формирователи сигналов соответственно к датчику мощности дополнительного -.лектронагревателя и к датчикам давления и температуры хладагента в трубопроводе дополнительной торообразной охладительной камеры, а вход вычислительного блока подключен через соответствующий формирователь сигналов к датчику температуры пара в средней зоне тепловой трубьь

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Ф

Устройство для моделирования динамики процессов парообразсвания и конденсации содержит тепловую трубу 1, состоящую из корпуса с камерами испарения и конденсации рабочего тела 2. В зоне испарения рабочего тела 2 расположен электронагреватель 3, подводящий тепло к расочему телу 2. в зоне 4 конденсации пара рабочего тела тепловой трубы находится торсобразная охладительная камера 5, соединенная трубопроводом 6 с радиатором 7 и управляемым насосом 8 прокачки хладагента. Для обеспечения раздельного регулирования температуры и давления пара рабочего тела 2 тепловой трубы 1 в средней части ее расположен дополнительный электронагреватель 9 и на внешней поверхности ее также в средней ".àñòè дополнительная торообразная охладительная камера 10, соединенная трубопроводом 11 с радиатором 12 и насосом 13 прокачки хладагента.

Для осуществления контроля параметров образующегося пара в средней части тепловой трубы 1 укреплены датчики температуры 14 и давления 15 пара рабочего тела 2. Аналогично в системах охлаждения охладительных камер 5 и 10 размещены датчйки температуры

16 и 17 и давления 18 и 19 хладагента соответственно. Датчик температуры 14 пара рабочего тела 2 через формирователи сигналов 20 соединен с входом вычислительного блока 2!.

Датчик давления 15 пара рабочего тела 2 через ф0рмирователь сигналов 20 соединен" с третьи25

60 ми входами блоков сравнения 23 и электронагревателя 3 и насоса 8.

Выходы вычислительного блока 21 соединены через дополнительные преобразователи код — аналог 22 с первыми входами всех четырех блоков сравнения 23, к вторым входам которых подключены задатчики ручного управления 24. Управляющие входы электронагревателя 3 и дополнительного электронагревателя 9 и насосов 8 и 13 прокачки хладагенга подключены через последовательно соединенные усилители мощности 25 и блоки управления 26 к выходам соответствующих основных и дополнительных блоков сравнения 23. Для компенсации возмущений в силовых цепях электронагрева на блоки управления 26 электронагревателей 3 и 9 подключается через формирователи сигналов 27 отрицательная обратная связь датчиков мс цнссти 28. Для компенсации изменения теплоаккумулирующей мощности хладагентов входы блоков управления 26 насосов 8 и 13 подключены через формирователи сигналов 27 к датчикам температуры 16 и 7 и давления 18 и 19 хладагента.

В устройстве используются электронагреватели, например, индукционного типа. Конструктивные особенности остальных элементов устройства очевидны из данного. описания.

Устройство работает следующим образом.

Например, в режиме влажного пара тепло, необходимое для испарения рабочего тела 2 в тепловой трубе 1, поступает от электронагревателя 3, а тепло, выделяющееся при конденсации пара в зоне 4 рабочего тела 2, отводит я в охладительной камере 5.

Сигналы с вычислительного блока 21, в котором на цифровой или аналоговой модели набраны дифференциальные уравнения влажного пара, через преобразователи код — аналог 22 поступают на первые входы двух блоков сравнения 23. На вторые входы этих блоков подаются сигналы с задатчиков ручного управления 24, несущие информацию о заданном значении давления пара в тепловой трубе 1 и о параметрах хладагента, прокачиваемого через охладительную камеру 5 насосом 8.

С блоков сравнения 23 разности этих сигналов подводятся к входам блоков управления

26. Управляющее воздействие, выработанное блоками управления и усиленное в усилителях мощности 25, управляет работой электронагревателя 3 и насоса 8 прокачки хладагента. В тепловой трубе 1 происходит испарение рабочегс тела 2. Датчик давления 15 измеряет действительное значение давления пара в тепловой трубе 1, и это значение через формирователь сигналов 20 подается на вход блоков сравнения 23 для коррекции работы устройства.

На входе усилителя мощности 25 дагчиком 28 измеряется мощность, подводимая к электронагревателю 3, и эти измеренные значения через формирователи сигналов 27 информации передаются на вход блока управления 26 электронагревателя 3.

596972

Одновременно с электронагревателем 3 начинает работать и насос 8 прокачки хладагента. Хладагент, омывая в торообразной камере 5 корпус тепловой трубы 1, отводит тепло, выделяющееся в процессе конденсации пара в зоне 4, и охлаждается в радиаторе 7. Значения температуры и давления хладагента измеряются датчиками 16 и 18 и через формирователи сигналов 27 информации поступают на вход блока управления 26.

На режим перегретого пара устройство выходит после режима влажного пара.

При работе в режиме перегретого пара тепло подводится к пару от электронагревателя 9 и отводится к охладительной камере 10.

Задатчиком ручного управления 24 задается требуемый температурный диапазон перегрева пара. Датчиком 14 измеряется температура пара и через формирователь сигналов 20 информации значения температуры подаются в вычислительный блок 21. Остальные элементы устройства работают аналогично работе в режиме влажного пара.

В связи с применением в тепловом преобразователе — тепловой трубе 1 нагретого пара рабочего тела 2 значительно расширяется область применения предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами. В частности, это позволяет моделировать с использованием устройства процессы превращения и преобразования рабочего тела и в области перегретого пара, осуществляемые в большинстве промышленных установок в теплоэнергетике, ядерной технике, металлургии и др. с целью, например, испытания материалов, систем контроля и управления, изучения процессов превращения рабочего тела.

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства должен определяться в зависимости от объема применения. Однако, принимая во внимание широкую область использования предлагаемого устройства, можно предположить получение значительного экономического эффекта.

Фор.ула изобретения

Устройство для моделирования ди нам и ки процессов парообразования и конденсации по авт. св. № 468563, отла ающ тгч техн что, с

5 целью расширения класса моделируемых задач, оНо содержит дополнительныс электронагреватель, установленный в средней части тепловой трубы, торообразную охладительну1о камеру, расположенную на внешней поверхности тепловой трубы в ее средней части, соединенные с до олHHTåëbíoé торообразиой îxëадительной камерой радиатор и насос прокачки хладагента, датчик температуры пара в средней зоне тепловой трубы, датчик давления и температуры хладагента и мсшности дополнительного электронагревателя, блоки упри вления и усилители мощности дополнительных электронагревателя и насоса, формирователи сигналов, дополнительные преобразователи код — аналог, задатчики ручного управления и блоки сравнения, первые входы которыi через дополнительные преобразователи код— аналог соединены с выходами вычислительного блока, а вторые входы соединены с дополнительными задатчиками ручно"0 управления, причем управляюи ие входы дополнительных

25 электронагревателя и насоса прокачки хладагента подключены через последовательно соединенные соответствующие усилители мощности и блоки управления к выходам соотв Tствующих дополнительных блоков сравнения. входы блоков управления дополнительных электронагревателя и насоса подключены через формирователи сигналов соответствеHHo к датчику мощности дополнительного электронагревателя и к датчикам давления и температуры хладагента в трубопроводе дополнительной торообразной охладительной камеры, а вход вычислительного блока подключен через соответствующий формирователь сигналов к датчику температуры пара в средней зоне тепловой трубы.

Источники информации, принятые во вни44 мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 468563, кл. G 06 G 7/56 1974.

596972

Составитель О. Гудкова

Техред О.Луговая Корректор Н. Тупица

Тираж 826 Подписное

Редактор 3. Зиньковский

Заказ 1143 48

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4