Устройство для моделирования теплообменника

Вова Соввтвхкх Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельствааявлено 16.И,1969 ( 1337 М 06 д 7/56 с присоединением заявк Комитет по делам иоритет бретений и открытии Совете МинистровСССР Опубликовано 04.11,1971. Бюллете.333 (088.8) УД Дата опубликования описания 29.1 Ч,19 Авторыизобретени. Гуревич и Б. А. Верхорубо явите УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕП МЕННИКА риращенпя темумножения нао входами блорых соединены ьтирующего поИзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники,Устройства для моделирования объектов сучетом распределенности параметров известны. Однако эти устройства представляют модель только одного канала и не отражаютфизической сущности протекающих явлений.Известные устройства представляют собойфактически средство для решения уравнения,связывающего только два параметра (входной и выходной), и не дают возможности получить информацию о значении параметра впромежуточной точке по длине объекта,Предложенное устройство для моделирования прямоточного теплообменника, выполненное в виде участков по приведенной длинетеплообменника, отличается от известных тем,что, с целью упрощения получения статических и динамических характеристик любыхканалов и увеличения точности в нем в каждом из участков выходы сумматоров результирующего теплового потока соединены совходами интеграторов - накопителей теплатеплоносителей и стенки, выходы которых через блоки умножения на постоянный коэффициент соединены со входами сумматоров перепада температур. Выходы сумматоров перепада температур через вторые блоки,множения на постоянный коэффициент соединенысо входами сумматоров результирующего по тока, а выходь в иператур через кипостоянный ко - сков умножени тосо входами су 3 ултока,На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, составленная для примера из трех аналогичных участков; на фиг. 2 - представлена схема разбиения теплообменника на три ступени (участка).Интеграторы 1 и 2 моделируют накопители тепла первого и второго теплоносителей, а их выходные напряжения - запасы тепла. Интеграторы 3 моделируют накопители тепла стенки, а их выходные напряжения - также запасы тепла. Блоки 4 - б умножения на постоянный коэффициент моделируют температуры теплоносителей Т, и Тг и температуру стенки Тг. Напряжения на выходе сумматоров 7 и 8 моделируют приращение температуры первого и второго теплоносителей, а на выходе сумматоров 9 и 10 - разность температур, соответственно, между первым и вторым теплоносителями и стенкой. Напряжения на выходе блоков 11 и 12 умножения переменных моделируют тепловые потоки на охлаждение первого теплоносителя Я, и на нагрев второго Яг. Блоки 13 и 14 умножения на постоянный коэффициент моделируют тепловые5 10 15 20 25 30 1.=15 К + 35 40 45 50 55 60 потоки от первого теплоносителя к стенкеЯ г и от стенки ко второму теплоносителюЯз - гРезультирующие тепловые потоки, связанные с теплоносителями и стенкой, моделируются напряжениями на выходе сумматоров15 - 17. Блоки 18, 19 умножения на. постоянный коэффициент моделируют поток тепла,вносимый единичным расходом первого и второго теплоносителей, Напряжения, имитирующие расходы первого 61 и второго Ог теплоносителей поданы на вход блоков 11 и 12. Напряжения, имитирующие входные температуры Т, , и Тгподаны на вход сумматоров 7и 8, Напряжения на выходе блоков 4 и б третьего участка имитйруют выходные температу ры первого Т 1 вы и второго Тг выл теплоносителей теплоабменника,Заменим непрерывные эпюры изменениятемператур теплоносителей -и стенки ступенчатыми.Колйчествб ст йеней участков), как иколичеМФу ЗЬемф для примера равно. трОж,.фрдфщ 1 фрок тепла Яь отдаваемого на первом участке первым теплоносителем, равен "разйости температур Т и Тумноженной на теплоемкость С 1 ирасход 0 ьИменно такая связь между указанными параметрами реализована соединением блоков 7,18 и 11 по приведенной схеме. Соответственно,связь между параметрами Яг, Сг, бг, Тг иТг, реализована соединением блоков 8, 19и 12 по приведенной схеме. Тепловой поток отпервого теплоносителя к стенке Я, г пропорционален разности температур теплоносителяТ и стенки Т. Именно такая связь междууказанными параметрами реализована соединением блоков 9 и 13 по приведенной схеме.Соответственно, связь между параметрамиЯ г, Т, Т реализована соединением блоков10, 14 по приведенной схеме.Запас тепла первого теплоносителя на 1участке равен интегралу результирующеготеплового потока - разности потоков Я, иЯ, . Именно такая связь между указаннымипараметрами реализована соединением блоков 11, 15, 13, 1, Соответственно, связь междупараметрами Я, Я г и запасом тепла второго теплоносителя реализована соединениемблоков 12, 1 б, 14, 2. Запас тепла стенки на 1участке равен интегралу результирующего тепловогоо потока в разнос потоков Я,з и Я 3Именно такая связь между указанными параметрами реализована соединением блоков13, 14, 17 и 3. Запас тепла теплоносителей истенки представляет собой произведение соответствующих масс, приходящихся на пер( т, т тзвый участок--- , температур ТТз 3 3(Т и теплоемкостей Сь Сг, Сз Поэтому для определения температур теплоносителей и стенки необходимо соответствующие запасы разделить на произведение массы на тепло- емкость, Именно такая связь между указанными параметрами реализована блоками 4, 5 и б.Аналогично можно показать справедливость модели для второго и третьего участков. Приращение температуры на участке равно разности меду температурой теплоносителя на предыдущем и рассматриваемом участках. Именна такая связь между указанными параметрами реализована соединением выходов блоков 4 и б с входами сумматоров 7 и 8 и т, д,Таким образом, предлагаемое устройство полностью отражает физическую сущность прямоточного теплообменника, является моделью теплообменника.Точность модели возрастает с увеличением количества ступеней аппроксимации - участков схемы. При этом приведенная принципиальная схема дополняется участками, аналогичными второму, промежуточному участку, и соответственно меняются значения коэффициентов, выставляемых на блоках 4, 5, б, 13 иПриведенная длина рассчитывается по фор- муле где 5 - поверхность теплопередачи на единицу длины теплообменника; 1 - длина теплообменника; .К - коэффициент теплопередачи,Предмет изобретения Устройство для моделирования теплообменника, выполненное в виде участков по приведенной длине теплообменника, содержащее сумматоры, интеграторы и блоки умножения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, получения статических и динамических характеристик любых каналов и увеличения точности устройства, в нем в каждом из участков выходы сумматоров результирующего теплового потока соединены со входами интеграторов - накопителей тепла теплоносителей и стенки, выходы которых через блоки умножения на постоянной коэффициент соединены со входами сумматоров перепада температур; выходы сумматоров перепада температур через вторые блоки умножения на постоянный коэффициент соединены со входами сумматоров результирующего потока; выходы сумматоров приращения температур через третьи блоки умножения на постоянный коэффициент соединены со входами блоков умножения, выходы которых соединены со входами сумматоров результирующего потока.Левято П. Васильев ак Составитечь Е. В. ТимохинаТехред Т. П. Курилко Корректор;5 аказ 866/2 Изд.294 Тираж 473 ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СМосква, Ж.35, Раушская наб., д, 4,5Типография, пр. Сапунова,Подписное ете Министров СССР