Устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате Советский патент 1984 года по МПК G06G7/56 

усилителя того же узла, выход второго масштабного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны соединен с вторым входом первого умножителя, а выход третьего масштабного усилителя того же узла соединен с вторыми входами блока деления и второго умножителя своего узла, выход первого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединён с входом первого масштабного усилителя своего узла и первым полюсом Т-образного RC-четьфехполюсника.своего узла, второй полюс которого соединен с первыми входами второго и третьего масштабньк усилителей и первым входом второго операционного усилителя своего узла, третий полюс Т-образного RC-четьфехполюсника узла моделирования участка испарительной зоны соединен с вторьт входом третьего масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первым входом первого умножителя своего узла, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого масштабных усилителей своего узла, выход третьего операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с первым входом второго умножителя своего узла, выход которого соединен с вторым входом пятого масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первым входом перво,гЬ блока деления, выход которого соединен с входом четвертого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход четвертого масштабного усилителя которого соединен с вторым входом первого блока деления своего узла, выход второго масштабного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с первым входом третьего умножителя того же узла, второй вход которого подключен к выходу формирователя натуральной показательной функции того же узла, а выход третьего умножителя соединен с вторым вх.одом второго операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выходы второго операционного усилителя, третьего операционного усилителя и шестого операционного усилителя каждого предыдущего узла моделирования участка экономайзерной

7664

зоны соединены соответственно с входами первого операционного усилителя, четвертого операционного усилителя и вторым входом шестого операционного усилителя последующего узла моделирования участков экономайаерной зоны, вторые и третьи входы шестых масштабных усилителей всех узлов моделирования участков экономайзерной зоны объединены и подключены соответственно квыходу блока вычисления степенного многочлена вычислительного узла и входу задания входной температуры нагреваемого потока устройства, входы первого операционного усилителя, четвертого операционного усилителя и шестого операционного усилителя первого узла мрделирования участка экономайзерной зоны подключены соответственно к входам задания температуры греющего теплоносителя, температуры нагреваемого потока и длины теплообменного аппарата устройства, выходы второго операционного усилителя, четвертого масштабного усилителя и четвертого операционного усилителя каждого предыдущего узла моделирования участка испарительной зоны соединены соответственно с входом первого операционного усилителя, вторыми входами второго умножителя и четвертого масштабного усилителя и входом третьего операционного усилителя последующего узЛа моделирования участка испарительной зоны, третьи полюсы Т-образных RC-четырехполюсников всех узлов моделирования участка испарительной зоны объединены и подключены к выходу третьего операционного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, вторые входы второго умножителя и четвертого масштабного усилителя и вход третьего операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключены соответственно к входам задания скорости потока и доли сечения газообразной фазы устройства, вход первого операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключен к выходу второго операционн.ого уЬилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, выходы четвертого масштабного усилителя.

и четвертого операционного усилителя последнего узла моделирования участка испарительной зоны соединены с сои ответствующими входами умножителя вычислительного узла, отличающ е е с, я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей . путем учета процесса перегрева образовавшейся паровой фазы нагреваемого потока, устройство содержит по числу участков разбиения узлы моделирования участков перегревательной зоны, каждый из которых содержит пить операционных усилителей, четьфе маспггабных усилителя, два умножителя, два формирователя натуральной показательной функции и Т-образный R С-четырехполюсник, а узлы моделирования участков испарительной зоны содержат дополнительно два операционных усилителя, блок деления, масштабный усилитель и масштабный усилитель с диодом в цепи обратной связи, причем выход второго умножителя узла моделирования участка испарительной зоцы соединен с первым входом шестого масштабного усилителя того же узла, выход которого соединен с первым входом второго блока деления того же узла, выход которого соединен с первым входом масштабного усилителя с диодом в цепи обратной связи того же узла, выход которого соединен с первым входом пятого операционного усилителя того же узла, выход которого соединен с входом формирователя натуральной показательной функции и вторым входом первого умножителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход масштабного усилителя с диодом в цепи обратной связи которого соединен с входом шестого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выходы третьего и четвертого масштабных усшштелей которого соединеньт соответственно с вторыми вхо дами второго блока деления и шестого масштаб:Ного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход шестого операционного Усилителя каждого предыдущего узла моделирования участка испарительной зоны соединен-с вторыми входами масштабного усилителя с диодом в цепи обратной связи и пятого операционного усилителя последующего одноименного узлаJ а вторые входы масштабного усилителя с диодом, в цепи обратной

связи и пятого операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключены к выходу шестого операционного усилителя последнего узла моделирования участка зкономайзерной зоны, в узле моделирования участка перегревательной зоны выход первого операционного усилителя соединен с входом первого масштабного усилителя и первым полюсом Т-образного RC-четырехполюсника, второй выход которого соединен с первыми входами второго, и третьего масштабных усилителей и с первыми входами второго и третьего операционных усилителей, выход четвертого операционного усилителя соединен с третьим полюсом Т-образного RC-четырехполюсника и входом четвертого масштабного усилителя, выход которого соединен с вторым входом третьего масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, выход которого соедагнен с вторым входом третьего операционного усилителя узла моделирования участка перегревательной зоны, выход пятого операционного усилителя которого соединен с входами двух формирователей натуральной показательной функции, выход одного из которых соединен с вторым входом первого умножителя, а выход второго - с первым входом второго умножителя узла моделирования участ- ка перегревательной зоны, выход первого масштабного усилителя которого соединен с вторым входом второго . масштабного усилителя того же узла, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя того же узла, выход которого соединен с вторым входом второго оцерационного усилителя узла моделирования участка перегревательной зоны, выходы второ го операционного усилителя, третьего операционного усилителя и пятого операционного усилителя каждого прб дыдущего узла моделирования участка перегревательной зоны соединены соответственно с входами первого операционного усилителя, четвертого операционного усилителя н пятого операционного усилителя последующего одноименного узла входы первого операционного усилителя и пятого операцией ного усилителя первого узла моделирования участка перегревательной зоны подключены соответствейно к выходам

второго операционного усилителя и шестого операционного усилителя последнего узла моделирования участка испарительной зоны, вход четвертого операционного усилителя первого узла моделирования участка перегревательной зоны подключен к вькоду третьего операционного усилителя последнего

17664

узла моделирования участка экономайзерной зоны, выходы второго операционного усилителя и третьего операционного усилителя последнего узла моделирования участка перегревательной зоны являются соответственно выходами температуры греющего теплоносителя и температуры нагреваемого потока устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ, содержащее по числу участков разбиения узлы моделирования участков экономайзерной зоны, каждый из которых содержит шесть операционных усилителей, шесть масштабных усилителей, два умножителя, один блок деления, два формирователя натуральной показательной функции и одни Т-образный RC-четырехполюсник, по числу участков разбиения узлы моделирования участков испарительной зоны, каждый из которых содержит четыре операционных усилителя, пять масштабных усилителей, три умножителя, один блок деления, один формирователь натуральной показательной функции и один Т-образный RC-четырехполюсник, вычислительный узел, состояпий из блока вычисления степенного многочлена, масштабного усилителя, квадратора и умножителя, выход которого через квадратор соединен с одним входом масштабного усилителя своего узла, другой вход которого является входом противодавления устройства, выход масштабного .усилителя вычислительного блока соег динен с входом блока вычисления степенного многочлена своего узла и является вькодом давления двухфазной среды устройства, выход первого операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоаы соединен с входом первого масштабного усилителя и первым полюсом Т-образного RC-четырехполюсника того же узла, второй полюс KOtoporo соединен с первыми входами второго и третьего масштабных усилителей и первыми входами второго и третьего операционных усилителей того же узла, выход четвертого операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны соединен с третьим полюсом Т-образного RCчетырехполюсника и первыми входами четвертого, пятого и шестого мас;,штабных усилителей своего узла, выход последнего из которых соединен jc вторым входом пятого масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, вы41 ход которого соединен с первыми вхоО) дами пятого и шестого операционных сь усилителей узла моделир ования участ-/4 ка экономайзерной зоны, вькод пятого операционного усилителя которого соединен с входами двух формирователей натуральной показательной функции своего узла, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей этого узла, выход первого из которых соединен с вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны, а выход второго умножителя соединен с вторым входом третьего операционного

1

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 в процессе тепломассообмена в теплоэнергетических агрегатах судовых энергетических установок.

Известно устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате, вьшолненное в виде последовательно включенных моделирующих, блоков, каждый из которых содержит четыре масштабных опера1ЩОННЫХ усилителя, Т-образный RCчетьфехполюсник и переменные конденсаторы, а в каждом моделирзпощем блоке входы двух масштабных операi oHHbix усилителей являются его входами, а их выходы подключены к соответствующим входам Т-образного RC-четырехполюсника и к первым входам двух других соответствующих масштабных операционных усилителей, выходы которых являются выходами моделирующего блока, а вторые входы подсоединены к выходу Т-образного RC-четырехполюсника, переменные конденсаторы включены параллельно резисторам обратной связи каждого масштабного операционного усилителя п.

Однако это устройство не позволяет учесть переходы нагреваемого потока из жидкого в газообразное состояние..

Наиболее близким техническим решением- к изобретению является устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате, содержащее по числу участков разбиения узлы моделирования участков экономайзерной зоны, каждый из которых содержит шесть операционных усилителей, шесть масштабных усилителей, два умножителя, один бло деления, два формирователя натургшьной показательной функции и один Т-образньй RC-четырехполюсник, по числу участков разбиения узлы моделирования участков испарительной зоны} каждый из которых содержит четыре операционных усилителя, пять масштабных усилителей, три умножителя, один блок деления, один формирователь натуральной показательной функции и один Т-образнь1й RC-четырехполюсник, вычислительный узел, состоящий из блока вьтчисления степенного многочлена, масштабного усилителя, квадратора и умножителя, выход которого через квадратор соединен с одним входом масштабного усилителя своего узла, другой вход которого является входом противодавления устройства, выход масштабного усилителя вычислительного блока соединен с входом блока вычисления степенного многочлена своего узла и является выходом давления двухфазной среды устройства, выход первого операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны соединен с входом первого масштабного усилителя и nepBbiM полюсом Т-образного КС-четырехполюсника того же узла, второй полюс которого соединен с первыми входами второго и третьего масштабных усилителей и первыми входами второго и третьего операционных усилителей того же узла, выход четвертого операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны соединен с третьим полю- сом Т-образного iRC-четьфехполюсника и первыми входами четвертого, пятого и шестого масштабных усилителей своего узла,- выход последнего из которых соединен с вторым входом пятого масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с первыми входами пятого, и шестого операционных усилителей узла моделирования участка экономайзерной зоны выход пятого операционного усилителя которого соединен с входами двух формирователей натуральной показательной функции своего узла, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей этого узла, выход первого из которых .соеди нен с вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны, а выход второго умножителя соединен с вторым входом третьего операционно го усилителя того же узла, выход вто рого масштабного усилителя моде лирования участка экономайзерной зон соединен с вторым входом первого умножителя, а выход третьего масштабного усилителя того же узла соединен с вторыми входами блока деления и второго умножителя своего узла, выход первого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с входом первого масштабного усилителя своего узла и первым полюсом Т-образного RC-чeтьtpexпoлюcникa своего узла, второй полюс к-оторого соединен с первыми входами второго и третьего масштабных усилителей ипервым входом второго операционного усилителя своего узла, третий полюс Т-образного РС-четырехполюсника узла мо делирования участка испарительной зоны соединен с вторым входом третьего масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первым входом первого умножителя своего узла, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого масштабных усилителей своего узла, выход третьего операционного,«усилителя узла моделирования участка ис парительной зоны соединен с первым , входом второго умножителя своего узла,, выход которого соединен с вторым входом пятог о масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первым ёходом первого блока деления, выход которого соединен с входом четвертого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход четвертого масштабного усилителя которого соединен с вторым входом первого блока деления своего узла, выход второго .масштабного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с первым входом третьего умножителя того же узла второй вход которого подключен к выходу формирователя натуральной показательной функции того же узла, а выход третьего умножителя соединен с-вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выходы второго операционного усилителя, третьего операционного усилителя и шестого операционного усилителя каждого предыдзпцего узла моделирования участка экономайзерной зоны сое1диненысоответственно с в одами перного операционного усилителя , четвертого операционного усилителя и вторым входом шестого операционного усилителя последующего узла моделирования участков экономайзер ной зоны, вторые и третьи входы шестых масштабных усилителей всех узлов моделирования участков экономайзерной зоны объединены и подключены соответственно к выходу блока вычисления степенного многочлена вычислительного узла и входу задания входной температуры нагреваемого потока устройства, входы первбго операционного усилителя, четвертого операционного усилителя и шестого операционного усилителя первого уз- ла моделирования участка экономайэерйой зоны подключены соответственно к входам задания температуры греющего теплоносителя, температуры нагреваемого потока и длины теплообменного аппарата устройства, выходы второго операционного усилителя, четвёртого масштабного усилителя и четвертого операционного усилителя каждого предыдущего узла моделирования участка испарительной зоны соединены соответственно с вхоом первого операционного усилитейя, вторыми входами второго умножителя четвертого масштабного усилителя входом третьего операционного усиителя последующего у:эла моделироваия участка испарительной зоны, тре5

тью полюсы Т-образных RC-четырехполюсйиков всех узлов моделирования участка испарительной зоны объединены и подключены к выходу третьего операционного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, вторые входы . второго умножителя и четвертого масштабного усилителя и вход третьего операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключены соответственно к входам задания скорости по- тока и доли сечения газообразной фазы устройства, вход первого операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключен к выходу второго операционного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, выходы четвертого масштаб;ного усилителя и четвертого операционного усилителя последнего узла моделирования участка испарительной зоны соединены с соответствующими входами умножителя вычисдительного узда 23.

Однако известное устройство не позволяет учесть при моделировании перегревание нагреваемого потока в газообразном состоянии.

Целью изобретения является расширение функдаональных возможностей путем учета процесса перегрева образовавшейся паровой фазы нагреваемого потока.

Указанная цель достигается тем, что устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате, содержащее по числу участков разбиения, узлы моделирования участков экономайзерной зоны, каждый из которых содержит шесть операционных усилителей, шесть масштабнык усилителей,, два умножителя, один блок деления, два формирователя на туральной показательной функции и один Т-образный RC-четырехполюсник, по числу участков разбиений узлы моделирования участков испарительной зоны,, каждый из которых содержит четыре операционных усилителя, пять масштабных усилителей, три умножителя, один блок деления, один формирователь натуральной показательной функции и один Т-образный ЯС-четьфехполюсниК, вычислительный узел, состоящий из блока вычисления

76646

степенного многочлена, масштабного усилителя, квадратора и умножителя, выход которого через квадратор соединен с одним входом масштабного 5 усилителя своего узла, другой вход которого является входом противодавления устройства, выход масштабного усилителя вычислительного блока соединен с входом блока вычисления степенного многочлена своего узла и

является выходом давления двухфазной среды устройства, выход первого операционного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны

5 соединен с входом первого масштабного усилителя и первым полюсом Тобразного кС-четырехполюсника того же узЛа, второй полюс которого соединен с первыми входами второго и

0 третьего масштабных усилителей и первыми входами второго и третьего операционных усилителей того же узла, выход четвертого операционного усилителя узла моделирования

5 участка экономайзерной зоны соединен с третьим полюсом Т-образного РС-четырехполюсника и первыми входами четвертого, пятого и шестого масштабных усилителей своего узла, выход

0 последнего из которых соединен с вторым входом пятого масштабного усилителя, выход лсоторого соединен с первым входом блока деления, аыход которого соединен с первыми

, входами пятого и шестого операционных усилителей узла моделирования участка экономайзерной зоны, выход пятого операционного усилителя которого соединен с входами двз формироватеЛей натуральной показательной функции своего узла, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей этого узла, выход первого из которых соединен

5 с вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования З частка экономайзерной зоны, а вы-ход второго умножителя соединен с вторым входом третьего операционно го усилителя того же узла, выход второго масштабного усилителя узла моделирования участка экономайзерной зоны соединен с вторым входом первого умножителя, а выход третьего масштабного усилителя того же узла соединен с вторыми входами блока деления и второго умножителя своего узла, выход первого операционного .усилит€шя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с BxoflON первого масштабного усилителя своего узла и первым полюсом Т-образного RC-четырехполюсника своего узла, второй полюс которого соединен с первыми входами второго и третьего масштабных усилителей и первым входом второго операционного усилителя своего узла, третий полюс Т-образного RC-четьфехпоЛюсника узла моделирования участка испарительной зоны соединен с вторым входом третьего масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первым входом первого умножителя своего узла, выход которого соединен с первыми входами ч(етвертого и пятого масштабных усилителей своего узла, выход третьего операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с первьм входом второго умножителя своего узла, выход .которого соединен с вторым входом пятого масштабного усилителя своего узла, выход которого соединен с первьм входом первого блока деления, выход которого соединен с входом четвертого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, вькод четвертого масштабного усилителя которого соединен с вторым входом первого блока деления своего узла,-выход второго масштабного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны соединен с первьм входом третьего умножителя того же узла, второй вход которого подключен к выходу формирователя натуральной показательной функдаи того же узла, а выход третьего умнсжителя соединен с вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны вькодЬг второго операхщонного усилите ля, третьего операционного усилителя и шестого операционного усилителя каждого предьздущего узла моделирования участка экономайзерной зоны соединены соответственно с входами первого операционного усилителя, четвер того операционного усилителя и вторы входом шестого операционного усилите ля последующего узла моделирования участков экономайзерной зоны, вторые и третьи входы шестых масштабных уси лителей всех узлов моделирования участков экономайзерной зоны объединены и подключены соответственно к выходу блока вычисления степенного многочлена вычислительного узла и входу задания входной температуры rtaгреваемрго потока устройства, входы первого операционного усилителя, четвертого операционного усилителя и шестого операционного усилителя первого узла моделирования участка экономайзерной зоны подключены соответственно к входам задания температуры греющего теплоносителя, температуры нагреваемого потока и длины теплообменного аппарата устройства, выходы второго операционного усилителя, четвертого масштабного усилителя и четвертого операционного усилителя каждого предыдущего узла моделирования участка испарительной зоны соединены соответственно с входом первого операционного усилителя, вторыми входами второго умножителя и четвертого масштабного усилителя и входом третьего операционного усилителя последующего узла моделирования участка испарительной зоны, третьи полюсы Т-образных йС-четырехполюсников всех узлов моделирования участка испарительной зоны объединены и подключены к выходу третьего one- . рационного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, вторые входы второго умножителя и четвертого масштабного усилителя и вход третьего операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключены соответственно к входам задания скорости потока и доли сечения газообразной фазы устройства вход первого операционного усилителя первого узла моделирования участка испарительной зоны подключен к выходу второго операционного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, выходы четверт го масштабного усилителя и четвертого операционного усилителя последнего узла моделирования участка испарительной соединены с соответствующими входаьш умножителя вычислительного узла, дополнительно содержит по числу участков разбиения узлы моделирования участков перегревательной зоны-, каждый из которых содержит пять операционных усилителей, четыре масштабных усилителя, два умножителя, два формирователя натуральной показательной функции и Т-образный RC-четырехпопюсник, а узлы моделирования участков испарительной зоны содержат дополнительно два операционных усилителя, блок деления, масштабный усилитель и масштабный усилитель с диодом в цепи обратной связи, причем выход второго умножителя узла моделировакия участка испарительной зоны соединен с первым входом шестого масштабного усилителя того же узла, выход которого соединен с первым входом второго блока деления того же узла, выход которого соединен с первым входом масштабного усилителя с диодом в цепи обратной связи того же узла,, выход которого соединен с первым входом пятого операционного усилителя того же узла, выход которого соединен с входом формирователя натуральной показательной функции и вторым входом первого умножителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход масштабного усилителя с диодом в цепи обратной Связи которого соединен с входом шестого операционного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выходы третьего и четвертого масштабных ус лителей которого соединены соответственно с вторыми входами второго блока деления и шестого масштабного усилителя узла моделирования участка испарительной зоны, выход шестого операционного усилителя каж дого предьщущего узла моделирования участка испарительной зоны соединен с вторыми входами масштабного усилителя с диодом в цепи обратной свя зи и пятого операционного усилителя последующего одноименного узла, а 1вторые входы масштабного усилителя с диодом в цепи обратной связи и пя того операционного усилителя первог узла моделирования участка испарительной зоны подключены к выходу ше того операционного усилителя послед него узла моделирования участка эко номайзерной зоны, в узле моделирования участка перегревательной зовд выход первого операционного усилите ля соединен с входон первого масштабного усилителя и первым полюсом Т-образного РС-четырехполюсника,, второй выход которого соединен с пе выми входами второго и третьего ма штабных усилителей и с первыми вход ми второго и третьего операционных усилителей,.выход четвертого операционного усилителя соединен с третьим полнйом Т-образного RC-четьфехполюсника и входом четвертого масштабного усилителя, выход которого соединен с вторым входом третьего масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом первого умножителя,. выход которого соединен с вторым входом третьего операционного усилителя узла моделирования участка перегревательной зоны, выход пятого операционного усилителя которогосоединен с входами двух формирователей натуральной показательной функции, выход одного из которых соединен с вторым входом первого умножителя, а выход второго - с первым входом второго умножителя узла моделирования участка перегревательной зоны, выход первого масштабного усилителя которого соединен с вторым входом второго масштабного усилителя того же узла, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя того же узла, выход которого соединен с вторым входом второго операционного усилителя узла моделирования участка перегревательной зоны, выходы второго операционного усили- . теля, третьего операционного усилителя и пятого операционного усилителя каждого предвщущего узла моделирования участка перегревательной зоны соединены соответственно с входами первого операционного усили-теля, четвертого операционного усилителя и пятого операционного усилителя последующего одноименного узла, входы первого операционного усилителя: и пятого, операционного усилителя первого узла моделирования участка перегревательной зоны подключены соответственно к выходам второго операционного усилителя и шестого операционного усилителя последнего узла моделирования yчacf ка испарительной зоны, вход четвертое го операционного усилителя первого узла моделирования участка перегре- вательной зоны подключен к выходу третьего операционного усилителя последнего узла моделирования участка экономайзерной зоны, выходы второго операционного усилителя и третьего операционного усилителя последнего узла моделирования участка перегревательной зоны являются соответственно выходами текшературы гренщего теплоносителя и температуры нагреваемого потока устройстпотокава. Процесс передачи тепла от грей щего теплоносителя к нагреваемому потоку на участке разбиения эконо зерной зоны теплообменного аппара описывается системой уравнений:. rat,at,l a. Hir -rfH -S); И 1ч-ез), ve Т,.,(г) ) rav, c3v (T)-.W..(t) .где Т - текущее время; X - координата длины-; -tlv,8 - температура потоков и сте ки; Т - постоянные времени - скорость потоков.. Процесс передачи тепла от грею го теплоносителя к нагреваемому п току, которьй претерпевает перехо из жидкого состояния в газообразн на участке разбиения испарительной зоны теплообменного аппарата описывается системой уравнений: ,{r)9,-t, 1 U) Уби . эе,.Уби г Гч ) dt г..лг) |l.f(K,(,), . W 1 J(4w ) ,) H-s-4f ° iF-. где Vg - температура потока на лин насьщения, Ч - доля сечения, занимаемая газообразной фазой двухфа ного потока w, скорости отдельньк фаз дв фазного потока; К,К. к - постоянные коэффициенты. Процесс передачи тепла от грею щего теплоносителя к нагреваемому потоку на участке разбиения перег вательной зоны теплообменного апп рата описывается системой уравнен - -0 -i J п п 64 -0n.,Vn-9, дг- Т-Дг) ) -.-.. /Г) О-w Cn, -с ах Из анализа процесса теплопередачи в теплообменных аппаратах следует, что в некотором приближении указанные сложные процессы можно представить как непрерывную последовательность процессов: движения каждой из сред по половине длине участка разбиения зоны, собственно теплообмена или тепломассообмена в средней точке участка и движения сред во второй половине длины участка. Процесс движения характеризует собой перенос частиц теплоносителя нагреваемого потока и представляет собой процесс транспортного запаздывания в переносе частиц сред по длине участка, В устройстве данный процесс имитируется временной задержкой сигналов температуры греющего теплоносителя, нагреваемого потока и доли сечения, занятой газообразной фазой двухфазного потока. В устройстве временная задержка реализуется электрической RC-схемой задержки с операционным усилителем, в обратную связь которого) дополнительно включена переменная электрическая емкость. Постоянные времени указанных схем определяются из условия, что f t - время движения среды по половине длины участков разбиения зон. Причем время движения среды является функцией скоростей сред для греющего теплоносителя и нагреваемого потока, а также скорости жидкой фазы двухфазного потока на входе в теплообменный аппарат, поскольку изменение скорости газорбразной фазы практически не влияет на время движения двухфазной смеси. Поскольку процессы движения и теплообмена или тепломассообмена рассмат-г риваются независимыми,.то математические описания процессов собственно процессов теплообмена или тепломассообмена в звеньях участков разбиеЬия будут иметь видi теплообмена на участке экономайзерной зошл T.t.,w,(-.)e,.-i,.

jS rf9i/ r 3j

TgiCf).M

«51V,;

dv,

. .

T,Jt-)w, (,,-V,.

32

(9x 3J 3j

34

тепломассообмена на участке испарительной зоны: jj.

и-,иА), i теплообмена на участке перегреватель ной зоны: n. ni , dt Tr,j(T) Tnjir) 5V T-n4 n2 - nj-Vnj Проинтегрируем уравнения(1), (13), (14), (16), (17), (18), и (20) по координате длины и выразим значения температур сред на выходе из участков разбиения и доли сечения, занятой газообразной фазой двухфазного потока, а также скорость газообразной фазы на выходе из участка разбие ния испарительной зоны. Затем преобр зуем уравнения (12), (15) и (19), учитывая, что тепломассообмен между стенкой и средами происходит в средней точке по длине участка. Тогда системы уравнений (11)-(13), (14)(17) и (18)-(20) можно записать следукнцим образом. (H-% -Nty . э(Н) (e,,j) Г®а-1 РГ чЛЛ -) () J J L ) 3jJ L 32 J sjl . чЬ Ъ .(ле,.); Ъ,, «Ъ,,.(л. I Ъ 3-1 V j 2j .3j безразмерные коэффициенты tur®Mi Ft«n-flAn Pf4i, «3 HJ L«(j-1) «jJ L «3IJ

6J6,

nH-ir Hj .

1251 « .(Л))

и-ij

кЛэ -V Uw 4

,p . Ч nj s) (j-i)( ,

(2Ы

«;

(

+w

(27) J I(HI

где (й(,} безразмерный коэффициент,

к - постоянный коэффициент,

(j-ir% P -4.j(j)-. 3%(мГ1п/ „(«.,pV,j

т ,

) Т„з()Ь„2у(Рп)) (22 Vr,i14Hr% -P -4aj{ n;} l где ))1 безразмерные коэффициенты. Подставим уравнения (2Г) и (23)в уравнение (22), уравнение (24) в уравнение (25), а уравнения (28) и (30) - в уравнение (29) и преобразуем указанные уравнения, тогда получим : .() /3( . с39,,; t. ТэтЭ1 TЭ Т32 ии., с1г - Ти ТиЗ ffli n(MrQnj - Vn(i-1)-% Тптп2 где теплоемкость объема теплопе- редающей стенки в соответствующей зоне, R|. - термическое сопротивление теплообмену. Основная особенность теплообменного аппарата, содержащего три различные зоны, состоит в том, что в реальньЕх условиях имеют место измененйя положения границ экономайэерной и испарительной зон и между испарительной и перегреваемой зона которые обуславливают переменность длин указанных зон. Длины участков разбиения экономайзерной и испарительной Зон опре деляются соответственно из уравне (23) и системы уравнений (26) „ 27) ПРИ УСЛОВИИ залания значени температуры нагреваемого потока н границе участка экономайзерной эо и доли сечения, занимаемого газообразной фазой нагреваемого поток на границе участка испарительной зоны. Тогда указанные зависимости можно записать так: ..«- . « .r,i .e,jW.) ( 31 r-T) е-Иде,, (t) ,е(г11,. (.„ A jW 4eJ(t- ( (е-у-|.ле„.и1(е-у-|1.е. L Га/-. Ii . V -V (,--11 где yj .s , ao.yU 1 3(H)

Тепловые величины

Температуры сред и стенки

Ч ч tp, Vj, v, v

QM Qn

Тепловое сопротивление

ТЭ1 ТЭ2 ТЙ1 T«i

Теплоемкость

Тэ ти Tft Тепловой поток

( иЧй), (fnV

Время

f. .

Длины участков разбиения зон теплообменного,аппарата являются И

:i

Электрические величины

Напряжение 4l,. . 4n.,Uv,. Vs.

ви.

Сопротивление

91, 92 , Й21

. . Емкость С,, С Ток

. « .

1 п Время

f :

переменными величинами, определяемыми уравнениями (34) и (37) поэтому 64 , K,- постоянные коэффициенты. Длина згчастка разбиения перегревательной зоны определяется через значения длин участков разбиения зкономайзерной и испарительной зон с учетом перемещеяня координаты длины участка разбиений: «ni(tl 4«-Vw( («1 ; Таким образом, системы уравнений 1(21), (23), (24), (27) (28), (30), (31)-(40) составляют математические описания процессов теплообмена или тепломассообмена на участках разбиения соответственно экономайзерной, испарительной и перегревательной зон,. Техническая реализация имитации процесса теплообмена, описание которого на участках разбиения зон теплообменного аппарата составляют системы уравнений (21), (23), (31) (24), (32), (28), (30) и- (33), выполняется на основе электротермической аналогии при соблюдении соотношений, приведенных в таблице. для имитации процесса их формироваЛИЯ используются умноясители, делите и операционные усилители. Имитация процесса масоообмена на участке разбиения испарительной зоны теплбо манного аппарата, описываемого урав нениями (26) и (27), осуществляется путем выполнения вычислительных опе раций и с использованием умножителя делителя и масштабных операционных усилителей. Процессы транспортирования точек кЬординаты длинь участков разбиения зон теппообменного аппарата, описываемые уравнениями (35), (36), (38) (40), имитируются временными задерж ми сигналов, которые соответствуют длинам участков разбиения зон теплообменного аппарата, описанными выше электрическими RC -схемами задержки с операционнь1ми усилителями, в обратные связи которых дополнительно включены переменные электр ческие емкости. Кроме того, для имитации процесс передачи тепла в тёплообменном аппарате необходимо задание величины температуры нагреваемой среды на линии насыщения, соответствующей ее давлению. Поэтому полученное спи 1сание процесса необходимо дополнить .уравнениями, описьшаюпщми формирова ние давления и температуры среды на линии насыщения: , М ) -. (4-21 Л«) где К,и Kg - постоянною козффициен.- ты, :. : Pjfi. Противодавление, на ко торое работает теплооб менный аппарат. Имитация формирования давления И температуры среды, в соответствии с системой 3фавнений (40)-(42), осуществляется в вычислительном бло ке с использованп1ем умножителя, квадратора, масштабирующего усилителя, функционального преобразователя. На фиг.1 приведена блок-схема устройства для моделирования процес са теплопередачи в теппообменном аппарате, на фиг ..2 - блок-схема узла моделирования участков экономайэерной зоны; на фиг.З. - блок-схема . узла моделирования участков испарительной зоны; на фиг.4 - блок-схема вычислительного блока; на фиг,5 блок-схема узла моделирования участков перегревательной зоны. Устройство содержит узлы 1,; моделирования участков экономайзерной зоны, УЗЛЫ моделирования участков испарительной зоны, вычислительный блок 3 и узлы 4у моделирования участков перегревательной 3ote, Узел 1| моделирования участков экономайзерной зоны (фиг.2) содержит операционные усилители 5-1П, масштабные усилители 11-16, умножители 17 и 18, форг-шрователи 19 и 20 натуральной показательной функции, блок 21 деления и Т-образный RC-четьфехполюсник 22, который содержит резисторы 23 и 24 и конденсатор 25, Узел 2 моделирования участков испарительной зоны (фиг.З) содержит, операционные усилители 26-31, масштабные усилители 32-37, масштабный усилитель 38 с диодом в цепи обратной связи, умножители.39-41, формирова-ч таль 42 натуральной показательной функции, блоки 43 и ,44 деления и Тобразный ftC-четырехполюсник 45, который содержит резисторы 46 и 47 и конденсатор 48. Вычислительньш блок 3 (фиг,.4) содержит масштабный усилитель 49, квадратор 50, умножитель 5t и блок 52 вычисления степенного многочлена. Узел 4. моделирования участков перегревательной зоны (фиг.5) содержит операционные усилители 53-57, масштабные усилители 58-61, умножители 62 и 63, формирователи 64 и 65 натуральной показательной функции и Т-образный RC-четырехполюсник 66, который содержит резисторы 67 и 68 и конденсатор 69. Г . Устройство работает следуюпр1м образом. Изменение входных температур греющего теплоносителя tggили нагреваемого потока Vjo имитируется изменением соответствующих входных напряжений Uvj . Операционные усилители 5 и 6 осуществляют ими-. тацию движения частиц потоков по первой половине длины участка экономайзерной зоны теплообменного аппарата узла 5 моделирования. Выходные сигналы усшпгтелей .5 и 6 подаются на входы Т-образного, RC-четьфехполюсника 22, электрический выходной сигнал которого имитирует температуру стенки на участке экономайзерной зоны. Выходные сигналы операционных усилителей 5 и 6 через масштабные усилители 11-14 и умножители 17 и 18 подаются соответственно на входы операционных усилителей 7 и 8, на входы которых, а также масштабирующих усили телей 12 и 14, подключен выходной сигнал Т-образного RC-четырехполюс ника 22. Выходные сигналы усилителе 7 и 8 имитируют температуры, соответственно, греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе участка и являются входами последую щего узла 1 моделирования. Кро ме того, изменение входного напряжения Uv имитирующего изменение те пературы нагреваемого потока про изводит изменение входного напряжения масштабного усилителя 15 каждого из п узлов 1 моделирования участков экономайзерной зоны теплообменного аппарата . В результате через масштабные усилители 15 и 16 и блок 21 деления на выходе операционного усилителя 9 формируется изменение длины участка экономайзерной зоны, которое приводит к изменению выходных сигналов операцион ных усилителей 7 и 8 через формирователи 19 и 20 натуральной показательной функции, а также к изменению выходного сигнала операционного усилителя 10, имитирующего остаточную длину экономайзерной зоны. Вькодной сигнал операционного усилителя 10 является входным сигна- лом последующего узла моде лирования. При этом работа всех П/ узлов 1 моделирования участков экон майзерной зоны осуществляется ана-. логичным образом, а выходные электрические сигналы h-ro узла 1,, моделирования участков экономайзерной зоны имитируют изменения температур греющего теплоносителя и нагреваемого потока, а также длины экономайзерной зоны и являются входными сигналами первого узла 2, модели рования участков испарительной зоны. В этом случае изменения температуры греющего теплоносителя, имитируемые изменением величины входного напряжения (J-i . подаются нА вхо .операционного .усилителя 26, который осуществляет имитацию движения греющего теплоносителя по первой половине длины участка испарительной зоны теплообменного аппарата. Выходной сигнал.усилителя 26 подается на вход Т-образного RC-четьфехполюсника 45, электрический выходной сигнал которого имитирует температуру стенки на участке испарительной зоны теплообменного аппарата. Выходной сигнал операционного усилителя 26 через масштабные усилители 32 и 33 и умножитель 39 подается на вход операционного усилителя 28, на вход которого, а также масштабного усилителя 34, подается выходной сигнал Т-образного RC-четырехполюсника 45. Выходной сигнал операционного усилителя 28 имитирует изменение температуры греющего теплоносителя на выходе участка испарительной зоны и является входом последующего узла 2 . Изменения напряжения Uv имитирующего изменения температуры нагреваемого потока, подаются на вход Т-образного РС-четьфехполюсника 45 и масштабного усилителя 34 каждого узла 2 моделирования участков испарительной зоны. Выходной сигнал усилителя 34 через умножитель 40 подключен на вход масштабного усилителя 35, выходной сигнал которого имитирует скорость газообразной фазы двухфазной смеси на выходе из участка разбиения испарительной зоны и является входом последующего узла 2 моделирования участков испарительной зоны. Изменение напряжения U имитирующего температуру нагреваемого потока , через масштабный усилитель 34, умножитель 40, масштабньй усилитель 36, блок 43 деления и операционный усилитель 28 формирует изменение доли сечения, занятого газообразной фазой. Причем выходной сигнал операционного усилителя 29,является входом последующего узла 2 моделирования участков испарительной зоны. Изменение скорости газообразной фазы двухфазной смеси через блок 43 деления вызьгаает также соответствующие изменения доли сечения, занятого газообразной фазой этой смеси. При этом для формирования электрического сигнала, имитирующего длину участка испарительной зоны теплообменного аппарата, вы1содные сигналы умножителя 41 и масштабного усилителя 35 подаются на входы масштабного усилителя 37. Выходной сигнал последнего и выкодной электрический сигнал масштаб,ного усилителя 34 подаются на входы блока 44 деления, выходной электрический сигнал Koropord имитирует изменение остаточной длины теплообI V. менного аппарата ,.| |« подает ся на -вход дополнительного масштабн усилителя 38. Выходной сигнал усилителя 38 по дается на вход операционного усилителя 30, выход которого имитирует изменение остаточной длины тепло(e-iAV обменного аппарата и является входом последующего узла 2 моделирования участков испарительной зоны теплообменного аппарата. Кроме того, выходной сигнал усилителя 38 подается на вход операционного усилителя 31, на второй вход которого подается электрический сигнал, имитирукяций суммарну длину испарительной и перегреватель ной зон теплообменного аппарата, а выходной электрический сигнал опе рационного усилителя 31 имитирует изменение длины участка испарительной ЗОНЫф Изменение длины участка испарительной зоны в виде напряжения I ft .леЛ подаётся на вход формир 1. / .. л . - . .1 ; ... - „/ вателя 42 натуральной показательной функции и на вход умножителя 39, что не досредственно влияея на формирование температуры грекодего теплоносителя, скорости я доли сечения, заня той газообразной фазой двухфазной смеси на выходе из участка испарительной зоны. Работа всех остальных УЗЛОВ 2 йоделирования участков испа рительной зоны осуществляется аналогичньм образом, а выходные электр I h 4tHn.4««.:l/n. ческие сигналы имитируют изменение соответственно температуры грекмцего Теплоносителя скорости и доли сечения, занятого газообразной фазой двухфазной на выходе из испарительной зоны теплообменного аппарата, и длину пе регревательной зоны этого аппарата. Причем электрические сигналыи ии л, подаются на вход умножителя 51 вычислительного блока 3, а его выходной электрический сигнал имитирует изменение расхода нагреваемого потока в виде газообразной фазы и подается на оба входа квадратора 50 вычислительного блока 3. Выход квадратора 50 подключен к входу масштабного усилителя 49 вычислительного блока 3, выходной сигнал которого имитирует изменение давления двухфазной среды. Выход масштабного усилителя 49 подключен на вход блока 52 вычисления степенного многочлена/ выходной сигнал которого Uvs имитирует изменение температуры нагреваемого потока на линии насыщения и подключен на входы масштабного усили - / теля 15 каждого узла 1 моделирования участков экономайзерной зоны теплообменного аппарата, что вызывает соответствующий переходньй процесс в указанных узлах, аналогичный описанному. Выходной электрический сигнал t4 j, подается на вход операционного усилителя 53 первого узла 4 моделирования участков перегревательной зоны теплообменного аппарата, а выходной электрический сигнал вход операционного усилителя 54. При этом выходные сигналы этих усилителей подаются на входы Т-образного RC-четырехполюсника 66, а также через соответствующие масштабные усилители 58и 60 - на первые входы соответственно масштабных усилителей 59 и 61, на вторые входы которых поступает выходной электрический сигнал Т-образного RC-четьфехполюсника 66. Выходные сигналы масштабных усилителей 59и 61 соответственно через умноясители 62 и 63 поступают на первые входьт соответствукицих операщ онных усилителей 55 и 56, на вторые входы которых поступает выходной сигнал Т-образного RC-четьфехполюсника 66. Выходные электрические cигнaлыUt-;.. и и,;., нюттируют температуры греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе из .первого участка перегревательной зоны теплообменного аппарата. Эти выходные сигналы поступают на входы последующего узла 4 моделирования участков перегревательной зоны аппарата Кроме того, выходной электрический сигнал /п-го узла 4 моделирования участков испарительной зоны теплообменного аппарата, имитирующий изменение длины перегревательной зоны теплообменного аппарата, подается на вход операционного усилителя 57, выходной сигнал которого имитирует изменение длины участка перегревательной зоны теплообменного аппарата и является входным сигналом последующего узла 4 модели рования участка перегревательной зоны теплообменного аппарата. При этом выходной сигнал операционного усилителя 57 через формирователи 64 и 65 натуральной показательной функции подается на вторые входы умножителей 62 и 63, что вызывает изменение сигналов, имитирующих температуры гре кицего теплоносителя и нагреваемого потока. Работа всех остальных узлов 4 моделирования участков перегревательной зоны осуществляется аналогичным образом, а выходные электрические сигналы , Uw имитируют изменение tnn лп соответственно температур греющего теплоносителя и нагреваемого потока на вькоде из теплообменного аппара та. . I Изменения скоростей греющего теплоносителя и нагреваемого потока имитируются изменениями сопротивлений резисторов 23,46,67 и 24,68 и электрических емкостей конденсаторов опера ционных усилителей 5,7,26,28,53,55 и 6,8-10, 29-31, 54-57, а также величин входного напряжения Uy первого узла 2Jмоделирования участков испарительной зоны, которые приводят к переходным процессам в электрических цепях узлов 1,2 и 4 моделирования В результате это Приводит к изменению выходных напряжений, имити рующих температуры греющего теплоносит теля и нагреваемого потока на выходе из теплообменного аппарата. Изменение противодавления, на которое работает теплообменный аппарат, имитируется изменением напряжения(, на входе в масштабный усилитель 49 1 424 вычислительного блока 3, выходной электрический сигнал которого имитирует изменение давления нагреваемого потока, и следовательно, температуры среды на линии насыщения, что вызывает переходный процесс во всех узлах 1,2 и 4 моделирования . Далее работа схемы устройства происходит аналогично описанному. При исключении на схемы устройства операционных усилителей 5,6,26,28, 53 и 55, масштабных усилителей 11, 12,32, 33, 58 и 59,умножителей 17, 39,62 и формирователей 19, 42 и 64 натуральной показательной функции и-задания величины напряжения на входах в Т-образные РС-четырехполюсники 22,45 и 66, имитирующего температуру, греющего теплоносителя, ползгчается устройство для моделирования процесса теп топередачи в теплообменном аппарате с постоянной температурой греющего теплоносителя. При дальнейшем исключении из устройства резисторов 23,46 и 67 и .задания величины входного тока i , который имитирует тепловой поток, подводимый к стенке, получается устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате с независимьм подводом тепла. Таким образом, предложенное устройство для моделирования по сравнению с известным обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет введения узлов моделирования участков перегревательной зоны теплообменного аппарата, одного масштабного усилителя, в обратную связь которого параллельно резистору включен диод, и второго блока деления в каждый узел моделирования участков испарительной зоны теплообменного аппарата с соответствующими связями, что позволяет осуществить моделиро- . йание процесса перегрева газообразной фазы нагреваемого потока, который в этом же теплообменном аппарате претерпевает переход из жидкого состояния в .газообразное. I- U t-ftlf(lZttii) utnitfi vft-ittfi) ТГ/ГГл)