Способ моделирования технологических аппаратов с подводящими и отводящими трубопроводами с нестационарными тепломассообменными процессами Советский патент 1986 года по МПК G06G7/48 G06G7/57 

11 Изобретение относится к механике жидкости и газа и может быть использовано при исследовании нестационарно действующих процессов в технологи ческих аппаратах в различных отраслях техники (химии, металлургии, авиакосмической технике и др.) путем физического моделирования. Цель изобретения - повышение дос товерности результатов моделирования На фиг.1 показана упрощенная схема технологического аппарата, характеристики процессов в котором необхо димо определить моделированием; на фиг.2 - схема его модели. Технологический аппарат-оригинал 1 имеет подводящие трубопроводы 2 и 3, отводящие трубопроводы 4 и 5 (в общем случае, число подводящих трубопроводов 2 и 3 может быть различным, и в зависимости от конкретной схемы аппарата не равным числу отводящих трубопроводов 4 и 5, которое также может быть любым). Для регулирования расходов и скоростей входящих и выходящих рабочих тел на трубопроводах установлены регуляторы 6, 7 (на входе) и 8, 9 (на вьпсоде) . Аналогичное устройство имеет и мо дель /фиг.2 J, элементы которой обозначены соответствующими цифрами со штрихами. Константой геометрического подобия является отношение сходственных размеров оригинала и модели. -.Дс вы 1 . где L и D - длина и диаметр аппарат вх ь« диаметры подводящих (входных) и отводящих . (выходных) трубопроводо 2, 3 и 4, 5 соответстве но (штрихами обозначены параметры модели). При проведении модельного экспер мента в соответствии с изобретением модель Г устанавливается на стенд (не показан). Трубопроводы 2 - 5 модели подсоединяются к соответству щим трубопроводам стенда, через кот рые в модель подают рабочие тела, идентичные по свойствам рабочим те6ам оригинала. С помощью регуляторов 6 - 9 в процессе модельного эксперимента поддерживаются также расходы всех рабочих тел, чтобы в сходственные моменты времени скорости течений в характерных сечениях модели соответствовали скоростям в тех же характерных сечениях оригинала. При этом время проведения эксперимента с моделью выдерживают таким, чтобы его отношение к времени в оригинале бьшо обратным константе геометрического подобия, т.е. в В раз меньше, для уменьшенной модели 1 или в раз больше для модели , увеличенной по сравнению с оригиналом 1 (что может быть целесообразно, если оригинал I имеет очень малые размеры). При таком проведении модельного эксперимента все характеристики модели равны соответствуюш 1м характеристикам оригинала 1, включая распределения скоростей, концентраций и температур по сечениям, приведенные тепловые характеристики, степени протекания процессов испарения или конденсации, уровни превращения энергии, коэффициента полезного действия и т.п. Этого нельзя достичь при проведении модельного эксперимента другим способом, в U частности, выдерживая в оригинале и модели рявные значения чисел Рейнольдса, как поступают обычно. Пример проведения моделирования по предлагаемому способу. Изучают работу надувной гибкой тонкостенной оболочки при подаче в нее в качестве рабочего тела для создания давления смеси горячего воздуха и пара воды (такие емкости в последнее время применяют для подъема грузов). Размеры оболочек: мм; D 1280 мм; dj, 52 мм; L 500 мм; D 256 мм; 10,4 мм (константа геометрического подобия , отношение объемов W/U 125). Оболочки изготовлены из полиэтиленовой пленки толщиной 0,055 мм и разворачивались по мере заполнения газом. Температура рабочего тела 348к, окружающая температура TO . В оболочке происходят процессы теплопередачи и массообмена (о нагреве оболочки свидетельствуют повьшение температуры полиэтиленовой пленки, конденсация пара на стенках наблюдается визуально). В качестве приведенного параметра было принято время заполнения оболочек до избыточного давления 16 мм водяного столба, при котором они при нимали правильную цилиндрическую фор му при отсутствии груза. Идентичность состава рабочего и равенство его скоростей на входе и оригинал и модель обеспечивают конструкци ей генератора и контролируют по пере падам давлений и температур в различ ных его точках. I Среднее по результатам трех измерений время для оболочки-оригинала составляет с. При одинаковых скоростях подачи рабочих тел для модели время должно составить t -|- 11,8 с. По результатам трех экспериментов получено t 12,0 с относительная ошибка составляет 1,7%. Формула изобретения Способ моделирования технологических аппаратов с подводящими и отводящими трубопроводами с нестационарными тепломассообменными процессами, основанный на регулировании расходов и скоростей текучих сред через 4шзические модели аппаратов и регистрации характеристик протекающих в них процессов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования, в физические модели вводят через подводящие и отводящие трубопроводы текучие среды, скорости их течения устанавливают и в процессе моделирования поддерживают равными скоростям течения текучих сред в соответствующих трубопроводах технологических аппаратов, а характеристики протекающих в физических моделях процессов регистрируют в процессе h в конце моделирования в моменты времени, отношения которых к соответствующим моментам времени для технологических аппаратов выдерживают обратными константам их геометрического подобия.

qjud.l

Изобретение относится к механике жидкости и газа и может быть использовано при исследований нестационарно действующих процессов в технологических аппаратах в различных отраслях техники (химии, металлургии, авиакосмической технике и др.) путем их физического моделирования. Целью изобретения является повышение достоверности результатов моделирования. Достижение цели обеспечивается благодаря поддерживанию в процессе моделирования скоростей текучих сред в подводящих и отводящих трубопроводах физических моделей равньв и скоростям их течения в соответствующих трубопроводах технологических аппаратов и регистрации характеристик протекающих в физических моделях процессов S в моменты времени, отнощения которыхW к соответствующим моментам времени для технологических аппаратов обратны константам их геометрического подобия. 2 йл.

фиг.2