Изобретение относится к технике электрического моделирования.
Известно устройство для моделирования многокорпусных выпарных установок (МВУ), содержащее резисторы и переключатели, моделируюп ие пароотборы.
Недостаток известного устройства заключается в том, что с его помощью не может быть промоделирован температурный режим выпарной установки (значения температур греющего и вторичного паров корпусов, температурные перепады, потери температуры). Кроме того, при моделироваиии и расчетах режимов работы МВУ нельзя задавать в качестве независимых величин такие важные входиые параметры, как концентрация и количество поступающего на выпариваиие раствора. Все это ограничивает класс решаемых задач.
Предложеиное устройство отличается тем, что для расширения класса решаемых задач оно содержит операционный усилитель и уравновешенный мост, в одно из плеч которого включен переменный резистор, моделирующий начальные коицеитрацию и количество раствора, а в смежное с ним плечо включены параллельно соединенные цепи, моделирующие иароотборы, цепь, моделирующая самоиспарение, и цень, моделирующая концентрацию и количество раствора. В цепи, моделирующие пароотборы, включены коммутируемые переключателями резисторы, параллельно которым через переменные резисторы, моделпрующие температурные перепады и коэффициенты теплопередачи, включен операционный усилитель, ко входу которого подключены параллельно коммутируемые переключателямп перемеппые резисторы, моделпрующие температуру вторичного пара и температурные потери.
Принципиальная схема устройства изображена па чертеже.
Устройство представляет собой уравновешенный мост с П11таюш,ей диагональю / и пулевой диагональю 2. Резисторы 3 являюгся двумя смежными плечами, расположенными по обе стороны П1ггаюп1ей диагонали моста. Переменный резистор 4, моделирующий концентрацию п количество поступающего на выпариваипе раство)а, является третьим плечом моста, а четвертым плечом-остальная часть схемы. Опа состоит из параллельно соединенных цепей 5, токп в которых моделируют пароотборы, цепи 6, моделпрующеГ самоиспарение в последнем корпусе в виде величины тока, и цепи 7, моделирующей концентрацию и количество выходящего из многокорпусных выпарных установок раствора в виде велпчпны сопротпвлеипя н тока соответственно.
группы параллельно соедипепных рсзпсторог 9, 10 и п. Количество резисторов 9 в каждой группе равно порядковому номеру соответствующего корпуса, а сопротивления резисторов одной группы равны между собой, так как ток в них моделирует один и тот же параметр - количество пароотбора.
Другими концами резисторы 9 соединены между собой таким образом, что они образуют ветви 12, токи в которых моделируют производительность каждого корпуса. В каждую ветвь входит по одному резистору 9, моделирующему пароотборы из соответствующего этой ветви кориуса и всех последующих корпусов. Кроме того, в ветвь, соответствующую последнему корпусу, включена параллельно цепь 6. Количество цепей 5, моделирующих пароотборы, а также ветвей 12, моделирующих производительность, равно количеству кориусов МВУ. Для построения различных электрических моделей цепи 5 и 6 коммутируются выключателями 13. В ветви 12, моделирующие производительность нерпых четырех корпусов, и в соответствующую последнему корпусу цепь с резисторами 9, входящую в моделирующую производительность этого корпуса ветвь 12, подключено по одному резистору 14, сопротивление каждого из которых значительно меньше сопротивлеиия всех остальиых резисторов. Параллельио резисторам 14 через иеремеииые резисторы 15, моделирующие коэффициент теплопередача и темиературный перепад на соответствующем корпусе в виде сопротивления и тока, включен усилитель 16с малым входным сопротивлением, который служит для измерения и суммирования токов в резисторах 15. Для включения резисторов 15, усилителя 16 и резисторов 14 в соответствующую ветвь служат переключатели 17, которые в нормальном положении закорачивают резисторы 14. Параллельио выходной цепи усилителя 16 включены переменные резисторы 18 и 19, токи в которых моделируют соответственно температуру вторичного нара последнего корпуса и температурные потери на выпарной установке. Резисторы 18 и 19 коммутируются выключателями 20.
При работе устройства сопротивление резистора 4 устанавливают пропорционально начальной концентрации раствора. Уравновещивают мост изменением соиротивления любого из резнсторов 5. Изменением напряжения в питающей диагонали / ток в резисторе 4 устанавливают пропорциональным количеству поступающего на вынаривание раствора. При этом напряжение на резисторе 4 и на смежном с ним плече моста становитс§ иропорциональным количеству сухих веществ в растворе. Это видно из идентичности соотиощений между моделируемыми технологическими параметрами и их электрическими аналогами;
Со5о М,(1)
выпаривание раствора и ко личество сухих веществ в нем.
/ ос/ос м
(2)
Дс - соответственно сопритвление, ток и напряжение на резисторе 4.
Далее изменением сопроитвления резисторов 8 токи в резисторах 9 устанавливают ироиорциоиальиыми величинам соответствующих пароотборов, ток в цепи 6 - количеству пара
самоисиарения, а соиротивление цепи 7 - пропроциональным конечной концентрации раствора. Моделирование материального баланса многокорпусных выпарных установок осуществлено правильно, если равновесие моста не
нарушается. Токи в ветвях 12 приобретают значения, пропорциональные производительности но корпусам, а ток в цепи 7 - количеству выходящего из МВУ раствора. Токи, подходящие справа к узлам соединения ветвей 12,
пропорциональны количеству раствора, поступающего в соответствующие этим ветвям корпуса.
Температурный режим выпарной установки моделируют следующим образом. Переключателями 17 включают в ветви 12 соответствующие резисторы 14 и 15. Сопротивление резисторов 15 устанавливают пропорциональным коэффициенту теплопередачи соответствующего корпуса, и тогда ток в них приобретает значение, пропорциональное температурному перепаду в этом корпусе. Действительно, температурный перепад для i-ro корпуса может быть определен из зависимости:
M, W,
(3)
е At Wi KI-соответственно температурный перепад, производительность и коэффициент теплопередачи 1-го корпуса;
-постоянный для каждого
а, корпуса коэффициент, зависящий от поверхности нагрева и теплоты парообразования.
Для ветви, соответствующей г-му корпусу, снраведливо соотнощеиие (при вх.):
Ki,
(4)
it - iw
Kik
IK и Rfif -ток и сопротивление резистора 5, соответствующего i-му корпусу;
hw - ветви 12, соответствующей f-му корпусу;
