Устройство для моделирования теплообменника Советский патент 1985 года по МПК G06G7/56 

произведения нелинейности типа воспроизведения нелинейности типа экспоненты блока формирования коэф- экспоненты блока формирования коэффициента теплоотдачи соединен с вто- фициента теплопередачи подключен к рым входом умножителя, выход блока второму входу блока умножения.

1167629 .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЖРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащее блок .умножения, четьфе сумматора, блок моделирования теплового потока от стенки к хладагенту, выполненный в виде умножителя, блок моделирования температуры стгенки, вьтолненный в виде интегратора, и четыре масштабных усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два блока деления, блок формирования коэффициента теплоотдачи и блок формирования коэффициента теплопередачи, выполненные в виде блоков воспроизведения нелинейности типа экспоненты, и первый и второй блоки задержки, входы которых являются соответственно входом задания температуры хладагента устройства и входом задания температуры греющего теплоносителя устройства, вход задания расхода хладагента которого соединен непосредственно с входом блока вое- произведения нелинейности типа экспоненты блока формирования коэффициента теплоотдачи и через первый мае-. штабньш усилитель соединен с первым входом первого блока деления, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого является выходом формирования температуры хладагента устройства, вход задания теплового расхода которого, соединен непосредственно с входом блока воспроизведения нелинейности типа экспоненты блока (формирования коэффициента теплопередачи и через второй масштабный усилитель соединен с первым входом второго блока деления, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого является выходом формирования температуры греющего (Л теплоносителя устройства, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого сумматора и с.первым входом третьего сумматора, выход . которого подключен к первому входу умножителя, выход которого соединен ; непосредственно с вторымвходом первого блока деления и через третий масштабный усилитель- с первым входом интегратора, выход которого является выходом формирования температуры стенки устройства и подключен к второму входу третьего сумматора и к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен непосредственно с BTOpbtM входом второго блока деления и через четвертый масштабный усилитель соединен с вторым входом интегратора, выход второго блока задержки подключен к вторым входам второго и четвертого сумматоров, выход блока вое

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования жидкостных прямоточных кожухотрубчатых теплообменников и теплообменНИКОВ типа труб в трубе. Цель изобретения - повьииение точности моделирования и упрощение устройства. На чертеже приведена схема предлатаемого устройства. Устройство содержит блок формиро вания коэффициента теплоотдачи, выполненный в виде блока 1 воспроизведения нелинейности типа экспонент блок формирования коэффициента теплопередачи, выполненный в виде бло ка 2 воспроизведения нелинейности типа экспоненты, блок моделирования теплового потока от стенки к хладагенту, выполненньм в виде умножите ля 3, блок 4 умножения, блоки 5 и 6 деления, масштабные усилители 7-10, блок моделирования температуры стен ки, выполненньш в виде интегратора 11, сумматоры 12-15, блоки 16 и 17 задержки. Предлагаемое .устройство для моде лирования теплообменника построено на основании следующих кинетических и балансовых уравнений теплообмена и Г Q.-Qiol -.) . ,,, 9, ui,F-оfl (, . (1) 6 Scm-Qi 9,3.m,.c,e,-0,(i-i:,)- (2) Q - pJiaMibe. -(3) .ver.

e,i,-c,0,oit-CiVQz ; (

r /- ®cvn „ Gcm- cm-Jp 2-Ql 5 (5) -45

(0а-0сг.) ,

(9)

где : Р,.уг,,сД1-е- Х ,0,,6, ,02 входные и выходные температуры соответственно первого и второго теплоносителей ; ®ст ®сг)1 температура стенки; j, ,Cj, - удельные теплоемкости теплоносителей и стенки;, ,«2 коэффициенты теплоотдачи;F - поверхность теплообмена;m,m - расходы теплоносителей; о; - время транспортного запаздьшания,1 ,2. з уравнений (1)- и (2) выражают ературу первого теплоносителя дагента) на выходе теплообменниерез температуру стенки 0г9с.,-0,оН-.Пе-° -. (6) бразуют уравнение (2) с учетом 9r.ecn,-0,oU-,), (7) Ф I. -«,P/m,Ci ч PI m,c,(1-e ). налогично из уравнений (.3) и (,ч; деляют 92 QcmH92-9cn,) (8) одставляя значение 83 в уравне(4), получают Таким образом, о-ТГ.о(.-г)-е,,ecn,-e.oU-fl 1о) в,.в,„и-1;ь Q,,.9io(l-f,,y ;; Уравнения (10), (11) и (12) являются исходными для моделирования теплообменника и составляют основу предлагаемого устройства. Устройство работает следующим об разом. При изменении расхода одного из теплоносителей (например, хладагент изменяется величина напряжения т,. Блок 1 рассчитьшает значение функций , , которая имитирует изменение коэффициента теплоотдачи от рас хода и одновременно учитьшает среднелогарифмическую разность температур по длине теплообменника. При этом функция PI f(ra() рассчитьгоает ся заранее, причем каждому значению га , соответствует определенная велич на о, , определяемая по критериально му уравнению. Выходной сигнал с бло ка 1 поступает на умножитель 3, на второй вход которого подается сиг294нал, имитирующий разность температур между стенкой и входной температурой хладагента. Выходной сигнал умножителя 3 имитирует тепловбй поток от стенки к хладагенту. Изменение величины теплового потока приводит к изменению напряжения на выходе интегратора 11, имитирующего температуру стенки. Это приводит к одновременному изменению величины второго теплового потока 0 . Изменение величин теплового потоков Q вызывает изменение напряжений на выходе соответствующих блоков 5 и 6 деления, которые ими тируют приращение (убыль) температур хладагента и греющего теплоносителя. При этом изменение напряжений на выходе сумматоров 14 и 15 имитируют переходные процессы по температуре в соответствующих теплоносителях на выходе теплообменника. В случае изменения температур одного из теплоносителей (например, хладагента) на входе в теплообменник изменяется величина напряжения 9|о; которое подается на вход блока 16 задержки. Блок 16. задержки имитирует время прибывания хладагента в теплообменнике. Таким образом, изменение . напряжения на выходе сумматора 1А, имитирующее выходную температуру хладагента, начинается через некоторое время ь , определяемое настройкой блока 16.