Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации

Союз Советских Социалистических Республик/56 аявки-судврственный комитетавета Министров СССРоа делам изобретенийи открытий юллетень3)03.78. 6 21-526 (088,8)(45) Дата опубликования опи ия 16.0 3.;3,(72) Авторы изобрете Д. Кочубиевский, Ю. ников и А, Г. Сатаев ител) У ИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССО ПАРООБРАЗОВАНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ Изобретение относится к моделированию тепловых процессов и может быть использовано в таких, например, отраслях народного хозяйства, как теплоэнергетика, для изучения динамики процессов парообразования, пере 5 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 111 устройства по авт. св.4 б 85 бЗ 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, 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.1 сния и тсм 11 сратуры хладагснта и мо 1 ц:10 ст 11 электронагревателя, О,10 к 11 у 11 ра Влс 111 я 11 ус 11 лители мошност 11 элсктронагрсвателя 11 11;1 со прокачки хладаге 11 т 1, прсобразоватс,",1. си г 11;1- лов. Управляющие входы электрона 1 рсв;1 тс 11 и насоса прокачки хладагента подкл 101011 ы рез последовательно соединенные ) силит,1 мошности и блоки управления к выходам с- ответствукоших блоков сравнения. Трет 1.11 входы олоков сравнс 11 ия пр 11 сосд 11 нсн 11 11 срез пс;,- вый преобразователь сигналов к датчику да 1- ления пара рабочего тела теплоьой трб)1.1, входы блоков управления подключены чс 1) з второй и третий преобразователи сигналов оответственно к датчику мощности электронагревателя и к датчикам давления и тем цратуры хладагента в трубопроводе охладитс,;ьной камеры.Однако извест 11 ос устройство нс оосспсчпвает воспроизведснпе динамики про 1 гссса песгрсва пара.Целью изооретсн 1)я является ас 111111111 класса моделируемых задач.Для этого устройство содержит дополнительные электрона грс Ватель, мста 110 влсн 111 й средней част 11 тепловой трмбы, торообраз 11; Охлад 11 тельн 10 кс 1 мерм, рс 1 с 110 ложс 111 10 1 га внешней поверх)1 ост 11 тепловой труоы в сс ср,.;5 10 15 20. ней части. соединенные с дополнительной торс. образной охладительной камерой радиатор и насос прокачки хладагента, датчик температуры пара в средней зоне тепловой трубы, датчики давления и температуры хладзгента и мощности дополнительного электронагревателя, блоки управления и усилители мо;цнссти дополнительных электронагревателя и нааса, формирователи сигналов, дополнительные преобразователи код - аналог, задатчики ручного управления и блоки сравнения, первые входы которых через дополнительные преобразователи код - аналог соединены с выходами вычислительного блока, а вторые входы соединены с дополнительными задзтчиками ручного управления, причем управляю,цие входы дополнительных электронагревателя и насоса прокачки хладзгента 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 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 трубьь Нз чертеже привезена структурная электри.ческая схема устройства.Устройство для моделирования динамикипроцессов 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 электронзгреватель 3, подводящий тепло к рзсочему телу 2. в зоне 4 конденсации пара рабочего тела тепловой трубынаходится торообразная охладительная камера 5, соединенная трубопроводом 6 с радиатором 7 и управляемым насосом 8 прокачки хладагентз. Для обеспечения раздельного регулирования температуры и давления парарабочего тела 2 тепловой трубы 1 в средней части ее расположен дополнительный электро- нагреватель 9 и на внешней поверхности ее также в средней части дополнительная торо- образная 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 температуры4 и давления 15 пара рабочего тела 2. Аналогично в системах охлаждения охладительных камер 5 и 10 размещены датчйки темпесатуры 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 21. Датчик давления 15 пара рабочего теда 2 через ФОрмирователь сигналов 20 соединен" с третьи 25 30 Э 5 40 45 50 55 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 мсцнссти 28. Для компенсации изменения теплоаккумулируюшей мощности хладагентов входы блоков управления 26 насосов 8 и 13 подключены через формирователи сигналов 27 к датчикам температуры 16 и 17 и давления 18 и 19 хлад- агента. 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, выделяюшееся 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 рабочего 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 мошности 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.Одновременно с электронагревателем 3 начинает работать и насос 8 прокачки хладагента. Хлалагент, 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 1 О. 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, ядернойтехнике, 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 изобретандя Устройство лля моделирования динамикипроцессов парообразования и конденсации по авт. св.468563, отлачающсгч тем, что, с 5целью расширения класса молелирусмых задач, оно содержит дополнительныс электронагреватель, установленный в средней части тепловой трубы, торообразную охлалительну 1 о камеру, расположенную на внешней поверхности тепловой трубы в ее средней части, соединенные с дополнительной торообразиой охлалительной камерой радиатор и насос прокачки хладагента, датчик температуры пара в срелней зоне тепловой трубы, датчик давления и температуры хладагента и мсшности лополнительного электронагревателя, блоки управления и усилители мощности лополнительных электронагревателя и насоса, формирователи сигналов, лополнительные преобразователи код - аналог, задатчики ручного управления и блоки сравнения, первые входы которы через дополнительные преобразователи кол - аналог соелинены с выходами вычислительного блока, а вторые входы соединены с лополнительными задатчиками ручного управления, причем управляющие входы дополнительных 25 электронагревателя и насоса прокачки хлаЛагента подключены через последовательно соединенные соответствующие усилители мощности и блоки управления к выхолам соответствующих дополнительных блоков сравнения, входы блоков управления дополнительных электронагревателя и насоса подключены через формирователи сигналов соответственно к датчику мощности дополнительного электронагревателя и к датчикам давления и температуры хлалагента 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 вни 4 ф мание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР468563,кл. 6 06 б 756 1974.596972 Составитель О. ГуТехред О.ЛуговаяТираж 826 ковский комитета Соретений и5, Раушскаг. Ужгород ет а Мин и стро в ССС Роткрытийнаб., д. 4/эчл Проектная 4 13035,иал ПП ф Редактор А. Зи Заказ 1143/48 ЦНИИПИ Гост рственногоделам изоосква, Ж Патент,ова Корректор Н. Туп Подписное