Устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате

ОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) а) С 06 С 56 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Рй ик о СССР7.СССР9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ,В ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ, содержащее блокмоделирования температуры конденсации, состоящий из согласующего .резистора, переменного резистора и.накопительного конденсатора, перваяобкладка которого подключена к шиненулевого, потенциала, вторая.обкладка накопительного конденсатора сое- .динена с первыми выводами согласующего резистора и переменного резистора блока моделирования температуры конденсации, первый операционный усилитель, выход которого подключен к входу первого инвертораи к второму выводу переменного резистора блока моделирования температуры конденсации, первый вывод кото-рого соединен с первым входом первого сумматора, блок моделированиятемпературы охлаждения, состоящийиз согласующего резистора, переменного резистора и накопительногоконденсатора, первая обкладка которого подключена к шине нулевого по"тенциала, вторая обкладка накопительного конденсатора блока моделирования температуры охлаждения соединена с первыми выводами переменного резистора и согласующего резистора блока моделирования температуры охлаждения, второй вывод которого подключен к второму выводусогласующего резистора блока моде"лирования температуры конденсации,второй сумматор, третий сумматор, выход которого соединен с входом первого блока формирования нелинейности типа парабола, выход которого под ключен к входу второго инвертора, четвертый сумматор, первый вход которого является первым входом уст.ройства, второй вход которого подключен к входу первого операционного усилителя, делитель, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, пятый сумматор, выход которого подключен к первому входу первого блока умножителя, вторая обкладка накопительного конденсатора блока моделирования температуры охлаждения соединена с первым входоме пятого сумматора, выход первого инвертора подключен к второму входу ,первого сумматора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй блок умножения, второй блок Я формирования нелинейности типа 4 параболы, два блока формирования экспоненты, второй операционный усилитель, шестой сумматор и масштабный усилитель, Выход которого является выходом устройства и подключен к второму выводу переменного резистора блока моделирования температуры охлаждения, первый вы" вод которого соединен с йервым входом шестого сумматора, выход которого подключен к входу второго блока формирования нелинейности типа парабола, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй. ;вход:которого подключен к выходу второгс операционного усилителя, ,вход которого является вторым входом устройства, третий вход которого соединен с первым входом делителя, выход второго инвертора подключен к второму .выводу согласующего резистора блока моделирования температуры конденсации, первый вывод которого1056225 соединен с первьм входом масштабногоусилителя и с первым входом второго . сумматора, выход которого подключен к второму входу делителя, выход которого соединен с входом первого блока формирования экспоненты, выход которого подключен к первому входувторого блока умножения, выход ко,торого соединен с вторымвходом масштабного усилителя, выход первого бло ка формирования нелинейности типа паИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано для моделирования.процесса передачи тепла от греющеготеплоносителя к нагреваемому потоку, 5в теплообменном аппарате, в частности процесса тепломассообмена в тейлоэнергетических агрегатах судовыхэнергетических установках,Известяо устройство для модели"рования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате, содержащее ппоследовательно соединенных моделирующих блокОв и вычислительного блока, которые сОдержат масштабные иоперационные усилители, Т-образныеК 5 -четырехполюсники, умножители, делители, квадратор и функциональный.преобразователь 1 .Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает точ 20ного моделирования процесса передачи тепла от греющего теплоносителя, к нагреваемому потоку,при условииконденсации греющего теплоносителяНаиболее близким по .технической . 25сущиостн к изобретению являЕтся устройство для моделирования процессатеплопередачи в теплообменном аппарате, содержащее два Т-образныхНб -четырехполюсника, два операционных усилителя, шесть масштабных усилителей, умножитель, делитель, квадратор и функциональный преобразова-.тель,Недостатком известного устройст-. З 5ва является то, что оно не обеспечивает достаточно точное воспроиз-ведение процесса передачи тепла от.греющего теплоносителя к нагревае мому потоку при условии конденсации 40грекюцего теплоносителя. это связано 40с тем, что при моделировании процесса не учитывается влияние воздуха,находящегося в паровом объеме, на, процесс конденсации греющего теплоносителя. 45Целью изобретения является повышение точности воспроизведения прорабола соединен с вторым входом вто.рого сумматора и с вторым входом пятого сумматора, выход четвертого сумматора подключен к входу второго блока формирования экспоненты, выходкоторого соединен с вторым входомпервого блока умножения, выход которого подключен к второму входушестого сумматора, выход первого сум.матора соединен с вторым входом вто.рого блока умножения. 2цесса теплопередачи в теплообменном аппарате.Поставленная. цель достигается тем, что в. устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате, содержащее блок моделирования температуры конденсациии, состоящий из согласующего резистора, переменного резистора и накопительного конденсатора, первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, вторая обкладка накопительного конденсатора. соединена с первыми выводами согласуюего резистораи переменного резис" гора блока моделирования температу-, ры конденсации, первый операционный усилитель, выход которого подключен к входу первого инвертора и к второму выводу переменного резистора блока моделирования температуры конденсации,первый вывод которого соединен с первым входом первого сумматора, блок моделирования температуры охлаждения, состоящий из согла, сующего резистора, первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, вторая обкладка накопительного конденсатора блока моделирования температуры охлаждения соединена с первыми выводами переменного резистора и согласующего резистора блока моделирования температурыохлаждения, второй вывод которого подключен к второму выводу согласукщего резистора блока моделирования, температуры конденсации, второй сумматор, третий сумматор, выход которого соединен с входом первого блока формирования нелинеййости типа парабола, выход которого подключен к входу второго инвертора, четвертый сумматор, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к входу первого операционного усилителя, делитель, выход которого .соединен с вторым входом четвертого сумматора, пятый сумматор, выход ко1056225торого подключен к первому входу пер- держат согласующие резисторы 21,вого" блока умножения, вторая об- . переменные резисторы 22 и накОпнтелькладка накопительного конденсатораные конденсаторы 23. Кроме того",,блока моделирования температуры :устройство содержит переменные конохлаждения соединена с первым денсаторы 24 н масштабные реэистовходом пятого сумматора, выход5 ры 25.первого инвертора подключен к вто- При протекании процесса коиденрому входу первого сумматора, введе- . сацин в присутствии воздуха давлены второй блок умножения, второй ние паровоздушной смеЬИ равно сум"блок формирования нелинейн сти типа ме парциальных давлений пара и воэпарабола, два блока формирования О духа.экспоненты, второй операционный усилительй выход которого является вы- Р - Р (1)ходом устройства и подключен к вто ь Мрому выводу переменного резистора Парциальное давление воздуха,Рь,блока моделирования температуры 5 определяется иэ уравнения мате"охлаждения, первый вывод которого рйального баланса воздуха, котороесоединен с первым входом шестого можно записать так. сумматора, выход .которого подключенк входу второго блока формированияг рвзФЬ Р:О (21нелинейности типа парабола, выход 1" эз эфпервым входом где Оьз - расход воздуха, поступаютретьего сумматора, второй вход щего в теплообменнцй аппакоторого подключен к выходу второго тйоперационного усилителя, вход кото- К, " - постоянные коэффициенты.рого является вторым.входом устрой 25Парциальное давл , Равление пара э .соства, третий вход которого соединен ответствует давлению пара, опреде"с первым входом делителя. выход вто- ляемому по температуре паровоздушрого инвертора подключен к второму ной смеси на выходе иэ теплообмеи"выводу согласующего резистора блока ного аппарата, как температуре парамоделирования температуры конденса- на линии насыщенияции, первый вывод которого соединен 30с первым входом масштабного усили-фЧас 1теля и с первыМ входом второго сум 3матора, выход которого подключен кТаким образом, решение задачивторому входу делителя, выход котомоделирования сводится к йоделиророго соединен с входом первого бло- З 5 анию процесса теплопередачи в тепка формирования экспоненты, выходлообменном аппарате с определениемкоторого подключен к первому входутемпературы паровоздушной смеси навторого блока умножения, выход кото- выхОДе иэ теплообмЕнного аппаРата,рого соединен с вторм входом ма Наличие воздуха .в паровом Объеметабного усилителя, выход первого блс теплообменного аппаРата ОПРеделЯетка формирования нелинейности типа 40 разделение его на две зоныг конденпарабола соединен с вторым входомсации пара и охлаждения паровоэдушвторого сумматора и с вторым входомной смеси.пято тора, в од четверто Иатематическое описание проЦессасумматора подключен к входу второго передачи тепла от греющего тецлоноблока Формирования экспоненты, .выход 45 сителя к нагреваемому потоку в зонекоторого соединен с вторым входом конденсации аналогично описаниюпервого блока умножения, выход копроцесса в испарительной зоне аппаторого подключен к второму входурата известного устройствашестого сумматора, выход первого8 Ч 8 бдо 91сумматора соединен с вторым входом 50 д 1+ З з 1 щс Ф 1 (4)второго блока умножения.аЧ Займя.Ъ а 4 ЗСЧ м."3На чертеже представлена схема в а - - - .йт й; й 1устройства.,Я 8 а ах155,тне (Ч ЬВ чтустройство содержит операнионннй .- чй)усилитель 1, сумматор 2, операцион- . " йЮ уИ 1ный усилитель 3, инвертор 4, сум- : , абак ЭфематЬры 5 - 10, инвертор 11, блоки Тф) +й(Ч д(фе байр)й12 и 13 умножения, делитель 14, йх" ЗХблоки 15 и 16 формирования экспо" - 60. гдеЧщэ 1(Р),р.6 - температураненты, блоки 17 и 18 формирования не . теплоносителя, стенки и нагреваемоголинейности типа парабола, блок 19 потока в зоне конденсации, сд - сао"моделирования температуры конденса Рости сред; К, К 4, В - постоянныеции, блок 20 моделирования темпера-коэффициенты Т 1 1т ы охлаУР ждения. Блоки 19 и 20 со ные времени, у - доля сечения эа- доля сечения,е аппарате Р и подается на вход бло. ка 18. Причем выходной сигнал блока 18.имитирует температуру паровоэдуш ной смеси на линии насыщения. Этот сигнал Чэ подается на входы масштабных сумматоров б и 8 и инвертора 11. Причем выходной электрический сигнал инвертора 11 подается на входы блоков 19 и 20, Это вызывает соответствукщий переходный процесс в элементах схемы, который происхо- дит до тех пор, пока схема устрой-ства не войдет в равновесное состоя,.ние.При изменении скорости греющего теплоносителя осуществляется изменение напряжения Ощ, имитирующего скорость теплоносителя дф .что вызывает .переходный. процесс во всех элементах устройства. аналогичный описанйому выше.При изменении скорости нагреваемого потока осуществляются изменениясоответственно величины перемен" ных сопротивлений 22 и переменных койденсаторов 23, которые приводятк переходным процессам в устройстве и следовательно, к:изменению выход " ных напряжений, ймитирующих температуру охлаждающей воды на выходе . из теплоюбменного аппарата 6 З,К и давление паровоздушной смеси в аппа-; рате,При.изменении расхода воздуха,поступающего в теплообменный аппа",выходе в операционный усилитель 3.Это вызывает изменения давления итемпературы паровоэдушной смеси ) йМнзчто приводит. к переходиьм про-, цессам устройства аналогично описанным визе,При изменении производительностиО устройства, отсасывающего воздух,который поступает в теплообменныйаппарат, осуществляются измененияпеременного конденсатора 24 и вход-ноГо масштабного резистора 25 оце 5 рацконного усилителя Зу что приво-.дит к, изменению давления и температурыпаровоздушной смеси Рк иЧяч,в устройстве аналогичного описан- Щным выше.Таким образом, предложенное устройство для моделирования по сравнению с известным устройством обес. печивает пощшение точности воспро"изведения моделируемых процессов,что позволяет осуществить моделирование процесса передачи тепла отгреющего теплоносителя, которыйпретерпевает процесс фазового пере.хода (конденсацию) в присутствииЗО воздуха, находящегося в паровом обЪе