Устройство для моделирования теплообменного аппарата Советский патент 1975 года по МПК G06G7/56 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области анало:ГОБОЙ вычислительной техники. Оно может

быть использовано для моделирования дина мических процессов, происходящих в тепло:обменниках, с целью автоматического фор.мирования оптимальных управляющих воздействий или выбора параметров системы регулирования..

Известно устройство для моделирования теплообменника, основанное на представлении объекта рядом последовательно включенных каждое из которых содержит интегратор, устройства умножения и большое число :Сумматоров и устройств . умножения на постоянный, коэффициент. Для обеспечения достаточной точности модели- , рования динамики процесса теплообменник должен быть представлен устройством с большим числом звеньев. Увеличение числа звеньев приводит к значительному усложнению устройства. Особо следует подчеркнуть наличие в каждом звене двух устройств умножения, являющихся достаточно сложными операционными устройствами.

Цель изобретения - расширитьобласти применения устройства.

Это достигается за счет использования циклических переключателей, управляемых импульсами, поступающими с частотой, пропорциональной расходу теплоносителя.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для моделирования теплообменного аппарата.

Устройство содержит преобразователи 1 и 2 электрического сигнала в частоту импульсов; операционные усилители со вспомогательными цепями; циклические перещ1 оч4тели 5 и 6 с конденсаторами; повторителе 7 и g :Электрических сигналов и RCr модель 9 ynacTiia теплообменника.

К входу блока 1 подключается электрический сигнал, пропорциональный расходу первого теплоносителя Q . Блок 1 преобразует сигнал Q -j в пропорциональную ему частоту импульсов 5 . Импульсы с частотой IQ с выхода блока 1 поступают на управляющий вход циклического переключатёля 5. Циклический пере ключатель 5 может находиться в одном из Ov +2) состояний. В начальном , состоянии выходы переключателя Sf, и 5 соединены один с другим. Под действие одного управляющего импульса выходы циклического переключателя 5{, переклю чаются по отношению к выходам 5i на один шаг в направлении движения часово стрелки. Каждый последующий управляющий импульс вызывает дополнительное смещение на один шаг. На вход блока 3 подается сигнал Т;| , пропорциональный температуре первого теп лоносителя на входе тешюобменного аппар та. Блок 3 представляет собою операционный усилитель, обеспечивающий быструю ус тановку на конденсаторах, входящих в бло 5, напряжения, равного входному сигналу T Совершенно аналогично построен канал для второго теплоносителя. Сигнал, пропорциональный расходу второго теплоносителя Q 9, подается на вход блока 2. Импульсы с частотой, пропорциональной Q с выхода 2 поступают на управляющий вхо второго циклического переключателя 6. На вход блока 4 подается сигнал Т, , пропорциональный температуре второго носителя. К выходам 5; ч б ( первого и второго циклического переключателей присоединена -модел участка разделительной перегородкой, Модель 9 может быть выполнена с той же или иной степенью детализации. Она, например, может учитывать продольную теплопроводность и в случае необходимости состоять из нескольких звеньев. Продольная теплопроводность учитывается при помощи проводимостей 10. Теплоемкость разделительной перегородки - при помощи конденсаторов 11. Тешговые потери- при помощи проводимостей 12, теплопроводность перегородки в направлении, перпендикулярном к движению теплоносителя,проводимостягаи 13. Для вывода информации о температурах первого и второго теплоносителя к вхоцам 5; и 6 присоединены блоки 7 и 8, Бл::.1сп 7 и 8 представляют собой пов- ор1Г1.ГЛИ злектрических сигналов с ничго;кло малым потреблением на входе. Для моделирования прютивоточногю теплообменника блок 3 должен быть присоеди нен к а-ходу Si+i, блок 7 - к одному из выходов 5i , а направление переключения циклического переключателя 5 -ДОЛЖНО быть изменено на обратное. При помощи блоков 7, 8 или °яалогичных им может быть получена информация о температуре в любой промежуточной точке теплообменника. Для этого вход повторителя электрических сигналов должен быть присоединен к соответствующей точке первого или второго циклического переключателя. Устройство дает возможность моделировать подвод или отвод тепла из промежуточной точки теплообменника. Для этого к соответствующей точке циклического переключателя должен быть подключен источник тока, величина которого пропорциональна тепловому потоку, а знак определяет направление. Работает устройство следующим образов. В момент, когда очередной конденсатор циклического переключателя 5 присоединяется к блоку 3, он заряжается до напряжения, пропорционального начальной температуре первого теплоносителя Т. При поступлении со входа блока 1 очередного импульса конденсатор, заряженный до напряжения, пропорционального , переключается на вход модели 9 участка теплообменника, включенной между выходами 5 1 и 6 .За время, пока конденсатор остается подключенным к модели 9, между ним и конденсатором, входящим в блок 9, будет протекать уравнительный ток, пропорциональный проводимости 13 и разности напряжений конденсаторов. Этот ток моделирует тепловой поток между первым теплоносителем и стенкой теплообменника на первом участке. При поступлении с выхода блока 1 очередного импульса конденсатор переключается на модель 9, включенную на один из следующих выходов 5: - б Напряжение на Конденсаторе уже не равно начальному, так как за счет уравнительного тока часть заряда передается конденсатору, входящему в блок 9. Соверщенно аналогично происходит работа второго канала. Здесь переключение циклического переключателя 6 происходит с частотой, пропорциональной расходу второго теплоносителя, а конденсаторы заряжаются до напряжения, пропорционального температуре второго теплоносителя на входе теплообменника. Пред м е 1 и 3 о б. р е т е н и я Устройство для моделирования тешюобменного аппарата, содержащее t1 RC

моделей участков теплообменника, преобразователи напряжения в частоту импульсов, операционные усилители и повторители электрических сигналов, о л и чающееся тем, что, с гелыс расширения области применения, оно содержит два циклических переключателя, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих преобразователей напряжечн

ния в частоту импульсов, и две группы из (Н+2) конденсаторов, одни из обкладок которых присоединены к шине нулевого потенциала, а другие подключены через контакты соответствующих переключателей к выходам операционных усилителей, к внешним выводам ftQ- моделей участков теплообменника и ко входам повторителей электрических сигналов.

24

Q2