Устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК за)АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРдМ ИЗОБРГ"НИЙ И ОТКРЫТИЙ 6 06 6 ГОС РЕТЕНИЯ У ПИСАНИЕ ИЭАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ьстВ(21) 3383420/18-24 Лирования, моделирующие блоки допол- . (22) 13. 01, 82 ннтельно содержат по два переменных (46).07,05,83, Бюп. В 17 Резистора и ю Кс-четырехпохаоснйков, (72) Б, В,данишевский, В,А,еременко., . которые включены последовательно., Ю.К.Иванов и Г.И.Файкин первый полюс первого кС-четырехполюс- (53) 681,333(088,8)ника через первый переменный резистор (56) 1. Авторское свидетельство сссР подключен к выходу первого масмтабно- М 822219, кл. 8 06 С 7/48,. 1979. , го операционного усилителя и.непос 2, Авторское свидетельство СССР . редственно соединен с вторым входомр 661568, кл. О 06 С 7/56, 1977 третьего масштабного операционного (прототип), усилителя, второй полюс ме го ВС. четырехполюсника череЗ второй перемен- (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ 1".ОДЕЛИРО- ный резистор подключен к выходу втоВАния пРОцессА.теплОПеРедАчи В теРлО- рого масштабного операционного усиОБиеннОм АппАРАте, выполненное.в ви- лителя н непосредствейно соединен с де п последовательно включенных мо-, вторым входам четвертого масштабного делирующих блоков, содержащих по че- операционного усилителя, третьи и ф тыре масштабных операционных усили- четвертые полюсы .РС-четырехполнснителя, в каждом иэ которых параллельков .каждого моделирующего. блока .сое-. но резистору обратней связи включен динены соответственно с.четвертыми переменный конденсатор задержки, полюсами ЙС-четырехполюсников превходы первого и второго масштабных дыдущего моделирукщего бдокаи третьи- операционных усилителей являются од- ми полюсами йС-четырехполюсников поноименными входами моделирующего . следующего моделирующего блока блока, выходыпервого и второго мас. Устройство по п.1, о т л"и ч а-. штабных операционных усилителей сое- ю щ е е с я тем, что кС-четырехподинены с первыми входами соответст- люсник содержит конденсатор и четыре . венно третьего н четвертого масютаб-. резистора, одни выводы котОрых объеных операционных усилителей, выходыдинены и через конденсатор соединены которых являются соответственно пер- с шиной нулевого потенциала, а другие вым и вторым выходом моделирующего выводы.резисторов являются соответстблока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, вующими полюсами йС -четырехполюсничто, с целью повышения точности моде- ка.Изобретение относится к аналоговОй вычислительной технике и может быть использовано для моделирования процесса передачи тепла от греющего теплоносителя к нагреваемому потоку в теплообменном аппарате, в частности процесса теплообмена в теплоэнергетических агрегатах судовых энергетических установок.Известно устройство для моделирования нестационарных физических полей, в том числе температурных, содержащее РС-сетку., первый вход которой подключен к выходу блока задания начальных условий, блок задания граиичиых условий, блок регистрации, генератор по тенциально убывающего напряжения, генератор потенциально возрастающего напряжения и блоки умножения 1.Однако устройство не позволяет учесть при моделировании процесса 20 теплопередачи влияние на него теплопроводности теплопередающей стенки в теплообменном аппарате.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном, аппарате, выполненное в виде и последовательно включенных моделирующих блоков, содержащих по че- Зо тыре масштабных операционных усилителя, в каждом из которых параллельно резистору обратной связи включен переменный конденсатор задержкивходы первого и второго масютабных операционных усилителей являются одноименными входами моделирувщего блока, выходы первого и второго масштабных операционных усилителей соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого масштабных опера ционных усилителей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходом моделирующего блока,вторые входы третьего и четвертого масштабных операционных усилителей под ключены к первому полюсу Т-образного Яс-четырехполюсника, второй и третий полюсы которого соединены с выходами первого и второго масштабных операционных усилителей, ЙС-четырехполвсник содержит конденсатор и два реэис тора, одни выводы которых объединены,. через конденсатор подключены к шине нулевого потенциала и непосредственно к первому полюсу кС-четырехполвс ника, вторым и третьим полюсами кото-. рого являются другие выводды резисто-, ров 2, Однако устройство не учиты-. вает эффект теплопроводности стенки . в осевом и радиальном направлениях.,Цель изобретения - повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для моделирования процесса теплопередачи в теплообмен ном аппарате моделирующие блоки дополнительно содержат по два переменных резистора в в КС-четырехполвсников, которые включены последовательно, первый полюс первого КС-четырехполюсника через первый переменный резистор подключен к выходу первого масштабного операционного усилителя и непосредственно соединен с вторым входом третьего масштабного операционного усилителя, второй полюс ую-го КСчетырехполюсника через второй переменный .резистор подключен к выходу второго масштабного операционного усилителя и непосредственно соединен с вторым входом четвертого масштабного операционного усилителя, третьи и четвертые полюсы КС -четырехполвсников каждого моделирующего блока соединены соответственно с четвертыми полюсами КС-четырехполвсников предыдущего моделирувщего блока и третьими.полвсами КС -четырехполвсников последующего- моделирунядего блока.Кроме того, КС -четырехполвсник содержит конденсатор и четыре резистора., одни выводы которых объединены и . через конденсатор соединены с шиной нулевого потенциала, а другие выводы резисторов являются соответствующими, полюсами ЙС -четырехполюсника.На чертеже приведена схема устройства для моделирования процесса теплОпередачи в теплообменном аппарате.Устройство .содержит моделирующие блоки 1 в .1, причем моделирующий, блок 1 состоит из масштабных опера 1ционных усилителей 2-5;, переменных резисторов 6 и 7 и КС -четырехполвс ников 8,р; -8 щ.Масштабные операционные усилители 2; содержат резисторы 9 и 101,переменный конденсатор задержки 11, и решающий усилитель 121 . В состав масштабных операционных .усилителей 3 входят резисторы 9 э и 10 м, переменный конденсатор задержки 11; и решающий усилитель 12 . Масштабные операционные усилители 41 содержат резисторы 941 и 104 переменный конденсатор задеряки 114, решающий Усилитель 124 и резистор 1341 . Масштабные операционные усилители 5; состоят из. резисторов 9, и 10 , переменного конденсатора задержки 11., решающего усилителя 12 и резистора 13 Кс -четырехполвсник 8 содержит резисторы 14 -17; и конденсатор 18 к .Устройство работает следующим образом.Теоретически работа устройства основана на том,.что процесс передачи тепла Отгреющего теплоносителя к иагреваемому дотоку через теплопере 1016801(Т ф тГ ф И фта Сопротивление резисторов 14 Емкость конденсатора 8,Теплоемкость(Ст ) 30 Время (С) Время35 гдеЪ- безразмерный, коэффициент,Таким образом система уравнений 1 7 )( 9 ) - (12) опи сывает процесс собственно теплообмена на участке разбиения теплообменного аппарата.Техническая реализация имитации собственно процесса теплообмена выполняется на основе электротермической аналогии при соблюдении следующих 10 соответствий: Тепловые величины Электрические величины15 Температура сред в еЦапряжен и стенки . (0, О) (с, Ч,Р) Тепловой поток -Ток(Ь") При изменении значений входных температур греющего теплоносителя(Я )или нагреваемого потока (Чо ) проИэводится изменение соответствующихвеличин входных напряжений Оои ЦЧ На масштабных операционных усилителях 24 и 3 осуществляется имитация движения частиц сред по первой половине ддины участка разбиения теплообменного аппарата. Выходные сигналы усилителей 2 и 3 подаются на входы пе ременных резисторов 6, и 7, электрические выходные сигналы которых имитируют темпЬратурыстенки на поверхностях нагрева греющего теплоносителя и на.греваемого потока. Выходные 50 сигналы переменных резисторов 6 А и 7 подаются на входы включенных последовательно КС -четырехполюсников 8, а два других полюса каждого КС -четырехполюсника 8 электрически связаны 55 с соответствующими полюсами КС -четы- . рехполюсников 8 предыдущих и последующих моделирующих блоков 1, Электрические выходные сигналы КС -четырехполюсников 8 имитируют температуры стенки на участках разбиения стенки в радиальном направлении. Одновремен- но выходные сигналы переменных резисторов 64 и 74 и усилителей 2 и 3 йбдаются на соответствующие усилители 5 и 4, Выходные сигналы усилителей 54 и 4 имитируют соответственно, температуры греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе из участка разбиения теплообменного аппарата и являются входными сигналами последующего моделирующего блока 1 устройства для моделирования.Работа всех последующих моделирующих блоков 1 осуществляется аналогичным образом, выходные электрические сигналы блока 1 И устройства 0 и О имитируют изменения температур греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе из теплообменного аппарата 1 и Чд , При изменениях значений скоростей греющего теплоносителя и нагреваемого потока соответственно осуществляется изменение величин переменных резисторов б и 7 и емкостей конденсаторов 11 и 11, которые приводят к переходным процессам в электрических цепях моделирующих блоков 1 устройства и, следовательно, к изменению выходных напряжений, имитирующих температуры греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе из. теплообменного аппарата.Изменение длины теплообменного аппарата, а следовательно, длин участков разбиения теплообменного аппарата имитируется путем изменения величин переменных резисторов 9, 10 и 13.При исключении из устройства усилителей 2 и 4 и задания величины напряжения на входе в переменный резистор 6, который имитирует температуру греющего теплоносителя, получается устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате с постоянной температурой греющего теплоносителя.При дальнейшем исключении из устройства переменного резистора б и задания величины входного тока,который имитирует тепловой поток, подводимый к стенке,;.т.учается устройство для моделиров , и процесса теплопередачи в теплдс.мелком аппарате с независимым подводсм тепла.Таким образом, устройство для мо- делирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате обеспечивает расширение функциональных воэможностей и повидл;ге точности эа счет введения в последовательно соединенных КС-четырехполюснивов 8 с одним конденсатором 18 в каждэм из них и двух переменных резисторов б и 7 с соответствующими связями, что позволяет осуществить моделироание процесса теплопередачи с учетом теплопроводн сти теплопередающей стенки аппарата.1016801 Составитель Г.Сорокинедактор С,йско Техред Т.Маточка Коста оррек Зака исноеСР д.4/5 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 388/49 Тираж 706ВНИИПИ Государспо делам изоб113035, Москва твенногоретений иЯ, Рауш По митета ткрытий ская на