5 Моделирование режимов работы аппарата

В качестве примера моделирования условий работы теплообменника берется вариант №1 Приложения В с исходными данными, представленными в таблицах 1,2. Входными параметрами для статических характеристик являются поток gh и температуры tnh, tnc.

Исходные данные вводятся в соответствующие поля программы «Теплообменник» (Приложение С).

Таблица 1 – Характеристики потоков теплообмена

Горячий поток					Холодный поток
gh, кг/ч	dh	ah·104	ν50, см2/с	ν100, см2/с	gc, кг/ч	dc	aс·104	ν20, см2/с	ν50, см2/с
60000	0,92	6,2	2,95	0,72	40000	0,8	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	125	230	0,9	125	240	5

Необходимо:

- рассчитать статические характеристики аппарата при колебаниях режима по одному из входных параметров gh, tnh и tnc 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
54000	101,2	215,6	-10	-10,8	-9,6	-9,4	-4,0
57000	106,5	220,3	-5	-5,5	-4,7	-4,7	-2,1
60000	112,0	225,0
63000	117,9	229,6	+5	+5,9	+5,3	+4,6	+2,0
66000	124,2	234,2	+10	+12,2	+10,9	+9,2	+4,9
начальная температура горячего потока - tnh, °С
270,0	61,6	182,8	-10	-50,4	-45,0	-42,2	-18,8
285,0	86,3	204	-5	-25,7	-22,9	-21,0	-9,3
300,0	112,0	225,0
315,0	139,2	245,7	+5	+27,2	+24,3	+20,7	+9,2
330,0	168,0	266,3	+10	+56,0	+50,0	+41,3	+18,3
начальная температура холодного потока - tnc, °С
113,0	100,8	214,7	-10	-11,2	-10	-10,3	-4,6
119,0	106,1	219,8	-5	-6,1	-5,4	-5,2	-2,3
125,0	112,0	225,0
131,0	118,8	230,2	+5	+6,8	+6,1	+5,2	+2,3
137,0	126,7	235,3	+10	+14,7	+13,1	+10,3	+4,6