5 Моделирование режимов работы аппарата
Вариант 17.
Таблица 1 – Характеристики потоков теплообмена
|
Горячий поток |
Холодный поток |
|||||||||
|
gh, кг/ч |
dh |
ah·10-4 |
ν50, см2/с |
ν100, см2/с |
gc, кг/ч |
dc |
aс·10-4 |
ν20, см2/с |
ν50, см2/с |
|
|
100000 |
0,920 |
6,2 |
2,95 |
0,72 |
80000 |
0,800 |
7,78 |
0,238 |
0,085 |
|
Таблица 2 – Режимные и конструктивные параметры
|
tnh, oC |
tnc, oC |
tkh, oC |
η |
dv, мм |
dn, мм |
tt, мм |
|
300 |
120 |
180 |
0,7 |
98 |
295 |
3 |
Необходимо:
- рассчитать статические характеристики аппарата при колебаниях режима по одному из входных параметров gh, tnh и dn на ±(5-10)%;
- построить графики статических характеристик;
- определить отклонения выходных параметров F и tкс в их единицах измерения и в %;
- найти канал наибольшего влияния по отклонениям параметров F и tкс от базового варианта;
- вычислить оптимальные отклонения варьируемых параметров;
- спроектировать систему управления, учитывая допустимые границы изменения поверхности теплообмена и температуры нагрева холодного потока.
5.1 Моделирование статических характеристик
По условиям задания, входные параметры должны изменяться на ±(5-10)%. Поэтому начальная точка варьирования равна
100% - 10% = 90%
от заданного (базового) значения параметра, шаг – 5%, количество точек – 5.
Результатами компьютерного расчета для каждого варьируемого параметра будут четыре статические характеристики с выходными параметрами Q, F, L и tкс, которые записываются в текстовый файл result.txt и затем выводятся на печать (таблица 3).
Количество переданного тепла Q является функцией температур потоков и в т.ч. конечной температуры холодного потока tкс, допустимое изменение которой будет зависеть от конкретного технологического процесса или задано преподавателем. В данном примере эта величина принята равной ≥0.
Поверхность теплообмена зависит как от режимных так и конструктивных параметров аппарата, которые зафиксированы при проектировании и их отклонение при переходных режимах допускается на уровне 20%, а в рассматриваемом режиме – 10%. Поэтому максимальное приращение поверхности при колебаниях режима необходимо ограничить ±10%, а остальные, если они имеются, «погасить» (компенсировать) управляющими воздействиями.
В итоге, для разработки системы управления выбрано два выходных параметра – поверхность теплообмена F и конечная температура холодного потока tкс.
Далее вычисляются пошаговые приращения ΔF и Δtкс (таблица 3).
Таблица 3 – Статические характеристики
процесса теплообмена по заданным варьируемым параметрам
|
входной параметр Х |
F, м2 |
tкс,°С |
ΔХ, % |
ΔF |
Δtкс |
|||
|
м2 |
% |
°С |
% |
|||||
|
расход горячего потока - gh, кг/ч |
||||||||
|
90000 |
215,27 |
234,01 |
-10 |
-28,43 |
-11,7 |
-11,59 |
-4,7 |
|
|
95000 |
228,93 |
239,83 |
-5 |
-14,77 |
-6,1 |
-5,77 |
-2,3 |
|
|
100000 |
243,70 |
245,60 |
|
|
|
|
|
|
|
105000 |
259,77 |
251,33 |
+5 |
+16,07 |
+6,6 |
+5,73 |
+2,3 |
|
|
110000 |
277,39 |
257,01 |
+10 |
+33,69 |
+13,8 |
+11,41 |
+4,6 |
|
|
начальная температура горячего потока - tnh, °С |
||||||||
|
288,0 |
197,17 |
216,86 |
-10 |
-46,53 |
-19,1 |
-28,74 |
-11,7 |
|
|
304,0 |
220,93 |
231,23 |
-5 |
-22,77 |
-9,34 |
-14,37 |
-5,8 |
|
|
320,0 |
243,70 |
245,60 |
|
|
|
|
|
|
|
336,0 |
259,97 |
259,97 |
+5 |
+16,7 |
+6,67 |
+14,37 |
+5,8 |
|
|
352,0 |
274,35 |
274,35 |
+10 |
+30,65 |
+16,6 |
+28,75 |
+11,7 |
|
|
диаметр наружной трубы - dn, мм |
||||||||
|
265,50 |
236,57 |
245,60 |
-10 |
-7,13 |
-2,9 |
0 |
0 |
|
|
280,25 |
240,24 |
245,60 |
-5 |
-3,46 |
1,4 |
0 |
0 |
|
|
295,00 |
243,70 |
245,60 |
|
|
|
|
|
|
|
309,75 |
246,98 |
245,60 |
+5 |
+3,28 |
+1,3 |
0 |
0 |
|
|
324,50 |
250,11 |
245,60 |
+10 |
+6,41 |
+2,6 |
0 |
0 |
|