Устройство для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате Советский патент 1986 года по МПК G06G7/56 

Изобретение относится к аналогово вычислительной технике и может быть использовано для моделирования процесса передачи тепла от греющего теп лоносителя к нагреваемому потоку в теплообменном аппарате, в частности процесса тепломассообмена в теплоэнергетических агрегатах судовых энергетических установок. Цель изобретения - повьпление точности и расширение функциональных возможностей за счет учета процессов фазового превращения и перегрева образовавшейся паровой фазы нагреваемо го потока. На фиг.1 и 2 изображены схемы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит блоки 1|-1п моделирования участков теплообменного аппарата, блок 2 моделирования выходной темпаратуры, блок 3 моделирования давления температуры насыщения , блок 4 моделирования входной температуры нагреваемого потока, выполненный в виде блока суммирования Блоки 1(-1 содержат операционные усилители 5-8, и RС-четырехполюсники 9. Блок 2 содержит масштабньй усилитель 10, умножитель 11, сумматор 12 масштабный усилитель 13, умножитель 14, сумматоры 15-17, делитель 18, сумматор 19, умножитель 20, суммато 21, умножитель 22. Блок 3 содержит квадратор 23, суммирующий усилитель 24 и блоки 25 и 26 формирования полинома. Устройство работает следующим об разом. При. изменении значения входной температуры греющего теплоноситешя tg производится изменение величины входного напряжения U4 . На RC-схем с включенным в нее операционным уси лителем 5 осуществляется имитация движения частиц греющего теплоносит ля по половине длины участка разбие ния тегшообменного аппарата, Выходной сигнал операционного уси . лителя 6 подается на входы Т-образно го RC-четьфехпЬлюсника 9 и выходного операционного усилителя 6, к которому также подводится выходной сигнал Т-;образного RC-четырехполюсника, иммитирующеготемпературу стенки на участке разбиения. Одновременно выходной сигнал Т-образного RC-четырехполюсника подается на вход опера ционного усилителя 8. Выходные сигн 9 лы усилителей6 и 8 имитируют температуры соответственно греющего теплоносителя и нагреваемого потока на выходе участка разбиения и являются входными сигналами последующего блока моделирования участка теплообменного аппарата. При этом работа всех последующих звеньев схемы осуществляется аналогичным образом, а выходные электрические сигналы блока моделирования , и и имитируют изменения температуры греющего теплоносителя и условной температуры нагреваемого потока на вьпсоде из теплообменного аппарата t и U. Изменение электрического сигнала l/sbi.x имитирующего изменение условной вь ходной температуры нагреваемого потока, подается через сумматор 17 на вход делителя 18. Выходной электт рический сигнал делителя 18 имитирует значение условной относительной энтальпии, по величине которой масштабирующие усилители 10 и 13 и сумматор 19 формируют сигналы, имитирующие действительную величину относительной энтальпии. Выходные электрические сигналы масштабирующих усилителей 10 и 13 и сумматора 19 через умножители 11, 14 и 20 подаются на входы сумматоров 12, 15 и 21, а их выходы объединяются на сумматоре 16, выходной электрический сигнал которого Uy имитирует значение выходной температуры нагреваемого потока Vf,. Одновременно выходной электрический сигнал сумматора 19 подается на вход умножителя 22, выходной сигнал которого (Ujj) имитирует величину расхода пара наг- реваемого потока D. При этом сигнал, имитрфующий расход пара нагреваемого потока , поступает через квадратор 23 на вход суммирующего усилителя 24. Выходной электрический сигнал суммирующего усилителя 24 Up, который имитирует величину давления нагреваемого потока Р, поступает на входы блоков 25 и 26, выходные электрические сигналы которых U и Up имити-в руют значения температуры насыщения Vg и скрытой теплоты парообразования г нагреваемого потока. Сигнал, имитирующий изменение скрытой теплоты парообразования, поступает на вход блока 4 суммирования, выходной сигнал которого U. вызывает изменения условной входной температуры потока Ug и температур гре ющего теплоносителя и нагреваемого потока. Одновременно измененные температура насьщения V и скрытая теплота парообразования поступают на входы блока формирования температуры и расхода пара нагреваемого потока, что вызывает изменение электрических сигналов, имитирующих температуру и р.асход потока на выходе из теплообменного аппарата. Работа осуществляется до равновесногосостояния. При изменении значения входной температуры нагреваемого потока V производится изменение величины вход ного напряжения Uy , поступающего на вход блока 4, выходной электричес кий сигнал которого имитирует условную входную температуру нагреваемого потока. На ЕС-схеме с включенным в нее операционным усилителем 7 осуществляется имитация движения частиц нагреваемого по половине длины участ ка разбиения теплообменного аппарата Выходной сигнал операционного уси лителя 7 подаётся на вход Т-образног ЕС-четьгрехполюсника 9 и выходного операционного усилителя 8, к которому также подводится выходной сигнал Т-образного RC-четырёхполюсника, имитирующего температуру стенки на учас тке разбиения. Одновременно выходной сигнал Т-образного RC-четырехполюсника подается на вход выходного операционного усилителя 6. Выходные сигналы операционных усили телей 6 и 8 имитируют температуры соответственно греющего теплоносителя и нагреваемого.потока на выходе участка разбиения и являются входными сигналами последующего блока моделирования уча стка теплообменного аппарата. Дальнейшая работа схемы осуществляется аналоIгично. При изменении скоростей греющего теплоносителя и нагреваемого потока &а счет переменных емкостей операционных усилителей 5 и 6, 7 и 8, пере.меннЫх сопротивлений Т-образного ЙСчетырехполюсника 9, а также перемены скорости нагреваемого потока, происходит изменение величины входного напряжения и блока формирования температуры и расхода пара нагреваемого потока. Это приводит к изменению выходных напряжений, имитирующих температуры греющего теплоносителя инагреваемого потока,расхода -пара потока что соответствующий переходный процесс в схеме. Далее .устройство работает указанным образом. При изменении противодавления (работает теплообменный аппрат) происходят изменения напряжения Vf блока формирования давления, температуры насьщения и скрытой теплоты парообразования нагреваемого потока, на выходе которого формируются электрические сигналы, величины температуры насыщения и скрытой теплоты парообразования. Это вызывает переходной процесс в схеме устройства и ее работа проис ходит аналогично. При исключении из cxei-ibj устройства усилителей 5 и 6 и задания величин напряжения на вход в Т-образный RC-четьфехполюсник 9, имитирующий температуру греющего теплоносителя, получается схема устройства для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате с постоянной температурой греющего теплоносителя. При дальнейшем исключении из схемы устройства входного сопротивления Т-образного RC-четырехполюсника 9 и задания величин входного тока i, который имитирует греющий тепловой поток, подводимый к стенке, получается сигнал устройства для моделирования процесса теплопередачи в теплообменном аппарате с независимым подводом тепла. Формула изобретения Устройство для моделирования процессч1 теплопередачи в теплообменном аппарате по авт.св. № 661568, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет учета процессов фазового превращения и перегрева образовавшейся паровой фазы нагреваемого потока,в него введены блок моделирования входной температуры нагреваемого потока, вьшолненный в виде блока суммирования, блок моделирования давления температуры насыщения, состоящий-из квадратора, суммирующего усилителя и двух блоков формирования полиномов, блок моделирования выходной температуры, состоящий из шести сумматоров, четырех умножителей, двух масштабних усилителей и делителя, выход которого

подключен к первому входу первого масштабного усилителя, к входу второго масштабного усилителя и к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого масштабного усилителя и с первым входом первого умножителя, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, первый вход которого соединен с выз:одом первого блока формирования полинома, с вторым входом второго сумматора, с ;первым входом пятого сумматора и с третьим входом третьего сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу шестого сумматора, первый вход которого соединен с вькодом второго блока формирования полинома, с первым входом блока суммирования, с вторым входом пятого сумматора, с первым входом делителя, с первыми входами второго и третьего умножите лей и вторым входом первого умножителя, выход четвертого операционного усилителя и-го блока йоделирования. участков теплообменного апарата подключен к второму входу шестого суг матора и к третьему входу пятого сумматора блока выход которого соединен с вторым входом делителя, третий вход первого сумматора подключен к выходу второго масштабного усилителя и к второму входу второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход первого сумматора подключен к первому входу четвертого умножителя и второму входу третьего умножителя, выход которого соединен с третьим входом шестого сумматора, выход третьего сумматора является выходом выходной температуры нагреваемого потока устройства, вход задания скорости нагреваемого потока которого подключен к второму входу четвертого умножителя, выход которого является выходом расхода пара нагреваемого потока устройства и подключен к первому и второму входам квадратора, -выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, выход которого подключен к входам первого и второго блоков формирования полинома и является выходом давления нагреваемого потока устройства, вход задания входной температуры нагреваемого потока которого соединен с вторым входом блока суммирования, выход которого подключен к входу операционного усилителя первого блока моделирорания участков теплообменного аппа.рата, вход -задания теплоемкости устройства подключен к второму входу первого масштабного усилителя.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может бь1ть 41спользовано для моделирования процесса передачи тепла от греющего теплоносителя к нагреваемому потоку в теплообменном аппарате. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит оперр4ционные усилители, RC-четырехполюсники, масштабные усилители, умножители, сумматоры, делитель, квадратор и два блока формирования полинома. Устройство позволяет повысить точность моделирования за счет учета давления, температуры насьпцения и скрытой теплоты парообразования нагреваемого потока. 1 ил. Изобретение - дополнительное к авт.св. № 661568.

Utn(tn}