Построение функциональной схемы автоматизации

Моделируемая система управления теплообменным процессом должна выполнять следующие функции:

– измерение параметров процесса (возмущений и отклонений: температура, расход теплоносителей, уровень жидкости в аппарате и др.);

– расчет управляющих параметров на основе математической модели;

– выдача управляющего воздействия на исполнительный механизм (изменение расхода одного из теплоносителей).

Графически работу системы управления представляют в виде функциональной схемы автоматизации процесса [6, 7]. Функциональная схема автоматизации содержит структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и управления. На схеме (рис. 1.5) показывают с помощью условных обозначений:

– основное технологическое оборудование (теплообменный аппарат, насосное оборудование и т.д.);

– потоки жидкостей, газов и пара на входе и выходе теплообменника;

– приборы и средства автоматизации (6, 7, приложение I).

Рис. 1.5. Функциональная схема автоматизации теплообменного

Процесса Варианты заданий 1а – 1г

Тема курсовой работы: моделирование системы управления теплообменным аппаратом на основе анализа уравнений динамики процесса.

Задание:

– исследовать процесс функционирования кожухотрубного теплообменника, предназначенного для теплообмена между двумя водно-органическими растворами (оба раствора – коррозионно-активные жидкости с физико-химическими свойствами, близкими к свойствам воды);

– составить динамическую модель процесса;

– определить расход горячего раствора (подается в трубное пространство) в дискретные моменты времени, обеспечивающий температуру нагреваемой среды на выходе аппарата 45 ^оС;

– зависимость расхода горячего теплоносителя, расхода нагреваемой смеси, а также температур теплоносителей на выходе аппарата от времени представить в табличном и графическом виде;

– построить функциональную схему автоматизации;

– разработать презентацию курсовой работы и подготовить доклад к защите.

Исходные данные и допущения:

1. длительность процесса определяется временем выхода на установившийся режим;

2. расход нагреваемой среды на входе теплообменника задан в виде функции времени ;

3. начальные температуры нагреваемой смеси и нагревающего агента (горячего теплоносителя) ;

4. теплофизические свойства горячего теплоносителя: плотность , теплопроводность , динамическая вязкость , удельная теплоемкость ;

5. теплофизические свойства нагреваемой смеси: плотность , теплопроводность , динамическая вязкость , удельная теплоемкость ;

6. параметры теплообменника: диаметр кожуха D, диаметр труб , число ходов z, число труб n, длина труб L, поверхность теплообмена F, площадь сечения потока между перегородками , площадь сечения одного хода по трубам (табл. 1.1);

7. для определения режима течения жидкости в трубном пространстве используется выражение:

;

8. для определения режима течения жидкости в межтрубном пространстве используется выражение:

.

Таблица 1.1

Параметр	Вариант 1а	Вариант 1б
, кг/с
, оС	23	18
, оС	115	105
, кг/м3	986	986
, Вт/(м∙град)	0.662	0.662
, Па∙с	0.00054	0.00054
, Дж/(кг∙град)	4190	4190
, кг/м3	996	996
, Вт/(м∙град)	0.618	0.618
, Па∙с	0.000804	0.000804
сх, Дж/(кг∙град)	4180	4180
D, мм	600	800
dт, мм	20×2	25×2
z	6	6
n	316	384
L, м	4	4
F, м2	79	121
, м2	0.048	0.07
, м2	0.009	0.022
Параметр	Вариант 1в	Вариант 1г
, кг/с
, оС	20	20
, оС	112	110
, кг/м3	986	986
, Вт/(м∙град)	0.662	0.662
, Па∙с	0.00054	0.00054
, Дж/(кг∙град)	4190	4190
, кг/м3	996	996
, Вт/(м∙град)	0.618	0.618
, Па∙с	0.000804	0.000804
сх, Дж/(кг∙град)	4180	4180
D, мм	800	600
dт, мм	20×2	25×2
z	6	4
n	618	206
L, м	3	6
F, м2	116	97
, м2	0.07	0.045
, м2	0.02	0.018