Проектирование системы автоматического управления утилизации тепловой энергии
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ты перегретой (или горячей) воды, поступающего от внешних источников воздухо- и теплоснабжения. Теплообменник удовлетворяет требованиям системы по техническим характеристикам.
Технические характеристики теплообменника:
для режима:
-t воды на входе, 0С 150;
-t воды на выходе, 0С 70;
-t воздуха на входе, 0С 20;
-массовая скорость в набегающем потоке, кг/м2 3,6;
теплоноситель - горячая или перегретая вода с параметрами:
-рабочее давление, мПА 10;
-t не более, 0С 190;
-производительность по воздуху, м3/сек 2500;
-производительность по теплу, Вт 50,2;
-площадь поверхности теплообмена, м2 13,8;
-площадь фронтального сечения, м2 0,267;
-площадь сечения для прохода теплоносителя, м2 0,000774;
-масса, кг 34.
,
Коэффициент передачи теплообменника kтеп определим из формулы:
kтеп = tmax/Pвх=7,
где tmax =70 0С= - температура воды на выходе;
Рвх=1*10мПа - рабочее давление на входе;
Постоянные времени теплообменника определим по формулам:
, ,
где Sтеп=13,8 м2 - площадь поверхности теплообмена;
Qтеп=50,2 Вт - производительность по теплу;
Qвоз=2500 м3/сек - производительность по воздуху;
Т1=13,8/50,2=0,275;
Т2=13,8/2500=0,00552
Передаточная функция теплообменника:
(5)
2.6 Выбор вентилятора
В настоящее время существует огромное количество вентиляторов. В данном случае наиболее оптимальным является вентилятор типа ВР86-77, обеспечивающий охлаждение промежуточного теплоносителя воздухом. Выбранный вентилятор удовлетворяет требованиям к системе по техническим характеристикам.
Технические характеристики вентилятора:
-электродвигатель:
-мощность, кВт 7,5;
-частота вращения, мин-1 1450;
-параметры в рабочей зоне:
-производительность, тыс. м3/час 8,6-17,5;
-полное давление, мПа 10;
-масса, кг 200;
-виброизоляторы
-количество 5.
Передаточная функция вентилятора имеет вид:
,
где kв=0,108 - коэффициент передачи вентилятора;
,
где Lср - вентиляционный воздухообмен;
aF - показатель теплообмена на внутренних поверхностях.
Постоянная времени воздухопровода, зависящая от геометрических размеров равна:
,
где Vку, м3 - объем компрессорной установки
Vку=1,87*1,4*1,44=3,77
Т0=3,77*0,108=0,407
Передаточная функция вентилятора примет вид:
(6)
2.7 Выбор датчика температуры
В качестве датчика температуры выберем термометр сопротивления платиновый серии ТСП с изменяемым, в зависимости от величины температуры, выходным напряжением. Термосопротивление представляет собой апериодическое звено первого порядка, поскольку датчик преобразует сигналы различной физической природы: входной сигнал - температуру в выходной - напряжение, тогда его передаточная функция запишется в виде:
,
где - температурный коэффициент сопротивления:
,
где Rmax=1010 Ом - максимальное сопротивление датчика;
Тmax 150 С - максимальная температура, воспринимаемая датчиком;
Для апериодического звена первого порядка время переходного процесса Тпер связано с постоянной времени следующей зависимостью:
По этой формуле постоянная времени датчика температуры Т равна:
Передаточная функция датчика температуры:
(7)
Технические характеристики датчика температуры серии ТСП:
-номинальное сопротивление при 0С, Ом 100;
-диапазон температур длительного применения, С от -55 до + 150;
-сигнал выхода аналоговый;
-выходное напряжение, В 5;
-время нарастания переходного процесса Тпер, с 5;
-минимальное сопротивление, Ом 990;
-максимальное сопротивление, Ом 1010;
-время отклика, сек 4;
-точность, 0С 1,27.
В результате получили структурную схему системы, в которой определены передаточные функции для всех составных блоков системы регулирования:
3. Расчет датчика обратной связи
тепловой энергия автоматический датчик
В качестве датчика обратной связи выбран термометр сопротивления платиновый серии ТСП с изменяемым, в зависимости от величины температуры, выходным напряжением.
Рассмотрим статическую характеристику термосопротивления, она представляет собой зависимость сопротивления от температуры.
Для платинового термосопротивления она имеет вид прямой, как представлено на рисунке 3:
Статическая характеристика платинового термосопротивления
Диапазон измеряемых температур для выбранного термосопротивления ТСП составляет от -55 до 1500С, тогда, согласно статической характеристики, сопротивление изменяется от 100 Ом до 1010 Ом.
Произведем расчет чувствительности датчика обратной связи.
Сопротивление металлического проводника R зависит от температуры, согласно формуле:
, (8)
где R1R2 - диапазон изменения сопротивления ТСП;
T1T2 - диапазон изменения температуры ТСП 001;
? - температурный коэффициент сопротивления.
Следовательно температурный коэффициент:
.
Для металлического терморезистора чувствительность определяется следующим образом:
Sд = ? = 0.044 .
4. Расчет устойчивости системы
4.1 Расчет общей передаточной функции системы и проверка системы на устойчивость
Для определения непрерывной части передаточной функции си