Многоуровневая система моделирования нестационарных и меняющихся режимов работы низкотемпературных установок (1024695), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

Для термометра Т 814(выход прямого потока азота из блока теплообменников перед дроссельнымвентилем) служит отдельный записывающий прибор КСМ 1 класса точности 1и диапазоном измерения температур -2000С - -700С с ценой деления 100С, а длятермометра Т 807 - отдельный прибор МВУ 6-42 с таким же диапазономтемператур.Избыточные давления азотных потоков измеряются датчиками давленияМП 23518 с классом точности 0,6. Вторичными приборами для них служат тримиллиамперметра М 1731К класса точности 1. Шкала диапазона измерений длядатчиков давления М 801 и М 803 составляет 0 - 40кГс/см2 с ценой деления1кГс/см2, для датчиков давления М 805 и М 807 0 - 10кГс/см2 и 0,2кГс/см2, длядатчиков давления М 809 и М 810 0 - 1кГс/см2 и 0,02кГс/см2.

Давление последроссельного вентиля Р801 измеряется образцовым манометром М 811.Измерениерасходовпроводилосьстандартнымикольцевымидиафрагмами, изготовленными по ГОСТ 14321-73, с помощью мембранныхманометров ДМЭ-МИ класса точности 1 с предельными перепадами давлений16кПа, 6,5кПа, 1,6кПа для расходомеров 827, 829, 831. В качестве вторичныхприборов использовались миллиамперметры М 1731К класса точности 1,диапазоны измерений соответственно составляли: 0 - 40000нм3/час, 0 10000нм3/час, 0 - 40000нм3/час; с ценами делений 400нм3/час, 200нм3/час,400нм3/час.

Вследствие отклонения реальных параметров азотных потоков вустановке обратной конденсации от первоначально проектируемых, на которыебыли подобраны шкалы вторичных приборов, необходимо было пересчитыватьполучившиеся значений массовых расходов Gизм c учётом реальных значенийплотностей ρр азотных потоков по сравнению с проектируемыми ρпр [187]:119G  Gизмр пр .Выполняемые измерения параметров азотных потоков в процессеэксплуатации установки обратной конденсации проводились в течениенескольких часов, т.е. эти измерения относятся к разряду технических.

Длятехнических измерений считается, что случайные погрешности не определяютточностьизмеренийипоэтомуучитываютсятолькосистематическиепогрешности. Точность результата прямого измерения оценивается предельнойпогрешностью, т.е. каждая из составляющих погрешностей не выходит запределы измерений.Предельнаяотносительнаяпогрешностьизмерениятемпературидавлений складывается из погрешностей первичного и вторичного приборов исоставляет δТ=  1,1% и δр=  1,6%.Среднеквадратичнаяпогрешностьопределенияпокомпьютернойпрограмме теплофизических свойств азота складывается из погрешностейпрограммы σпр=0,5% и погрешностей температуры и давления, по которымопределяютсязначенияплотности,энтальпии,теплоёмкости,вязкости,теплопроводности и составляет σN2=2,005%.Средняя квадратичная относительная погрешность измерения массовогорасхода потока жидкости или газа с помощью диафрагмы согласно Правилам28-64 определяется по формуле G    2   2   2 p  4 d2  0,25 2 ,где σα, σε, p, σd, σρ - средние квадратичные относительные погрешностикоэффициентов расхода, поправочного множителя на расширение окружающейсреды, показаний по шкале дифманометра, на диаметр цилиндрическогоотверстия сужающего устройства, значения плотности измеряемой среды.Средняяквадратичнаяотносительнаярасхода определяется следующим образом:погрешностькоэффициента120     2   К2   К2   2   2 ,ишнReDгде   ,  К ,  К ,   ,   - cредние квадратичные относительные погрешностишиисходногонReDкоэффициентадиафрагм,поправочногомножителянашероховатость, на неостроту входной кромки, на влияние числа Рейнольдса,отклонения действительного диаметра трубопровода от номинального.Средняяквадратичнаяотносительнаяпогрешностьпоправочногомножителя на расширение окружающей среды выражается как     2   2 ,ср1где   ,   - cредние квадратичные относительные погрешности значений  ср иср1учитывающее отклонение действительного значения  от  ср .В таблице 2.3 приведены значения параметров измерительных диафрагм,потоковисоставляющихсреднеквадратичнойпогрешностирасходов,определённых согласно Правилам 28-64.Таблица 2.3.

Погрешности измерения расходовОбозначение8278298312072588060,4248890,4451680,4765802,07929-7,77330,3239-1,29562,0729-7,7733643000-2557000177250-709000174000-691000146000154000172000расходомеровДиаметртрубопровода,ммМодульдиафрагмыДиапазонизмеряемогорасхода, кг/сИзменение ReПредельныезначения Re121  ,%0,270,280,28К , %0,000,000,00К , %0,330,20,00 , %0,000,000,00 , %0,0790,0880.099 , %0,4340,3550,297 , %0.00290,00560,0124 , %0,03580,01860,1294 , %0,03590,01950,13000,09010,14300,0885σd , %0,000,000,00σρ, %2,0052,0052,005G , %2,0532,0412,033ишнReDср1p,%Помимо вышеприведённых параметров приходится пользоваться косвенноизмеряемыми величинами, такими как соотношения расходов азотных потоков,к.п.д.турбодетандеров,тепловымимощностямиазотныхпотоков,коэффициентам теплоотдачи, определённым по критериальным зависимостям.Оценка погрешности косвенно измеряемой величины Y, функциональносвязанной с измеряемыми величинами x1, x2,..., xn проводится согласно [188] последующей формулеY  n ((f / x )xii/ Y )2 .i 1Расчётные формулы и величины среднеквадратичных погрешностейкосвенно измеряемых величин приведены в Таблице 2.4.122Таблица 2.4.

Погрешности косвенно измеряемых величинВеличинаФормуладлясреднеквадратичного Числовоеотклонениязначение,%G831  G829G827     G2 G829G827     G2   G2hвх  hвыхhвх  hSвых   (s 22 G2 G829  G2 G831829(G831  G829 ) 2827  h2вых2,2042G8292829G8278272hвх3,705831hвх2 ( hвых  hSвых ) 2( hвх  hSвых ) 2 (hвх  hвых ) 22S выхh( hвх  hSвых ) 2  h2вых2hвых( hвх  hвых ) 25,1554,940)2Nuпр  0,023 Pr 0,4 Re0,8    0,36 2  0,64 G2  0,36 ср2  0,16 22,710Nuобр  0,185 Re0,853,381Q  G(hвх  hвых ) Q    G2   h2 )пробр   2  0,9025( G2   2 )3,5012.6 Апробация расчётных методов для установкиПри расчётном исследовании различных режимов работы установкиобратной конденсации необходимо проанализировать значения различныхбезразмерных комплексов и коэффициентов в уравнениях описывающих работутеплообменныхаппаратов,изкоторыхсостоитустановка.Влияниемтеплопроводности азотных потоков и теплопередающей стенки трубоктеплообменников можно пренебречь, поскольку величина соответствующихбезразмерных комплексов достаточно мала.

Например, К<10-8 для азотныхпотоков и Кст<10-5 для теплопередающей стенки. Аналогичные рассужденияможно отнести также к влиянию на нестационарный процесс теплоизоляции.123Потерями давления для стационарных режимов работы установки обратнойконденсации можно пренебречь, так же как и для квазистационарных режимов.Для существенно нестационарных режимов работы расчёт потерь давления придвижении азотных потоков по теплообменным аппаратам установки обратнойконденсации можно просчитывать отдельно от теплового расчёта.Такимобразом,нестационарныережимыработытеплообменныхаппаратов установки обратной конденсации описываются системой уравнений(1.11) с граничными условиями, которые можно получить из граничныхусловий общего вида (1.12) и начальными условиями (1.13). Из анализабезразмерных коэффициентов системы уравнений (1.11) для теплообменныхаппаратовустановкиобратнойконденсацииследует,чтозначениябезразмерных коэффициентов а1 и а2 в первом и третьем уравнениях этойсистемы порядка 105, поэтому первые члены, в этих уравнениях, содержащиепроизводные по временной координате можно пренебречь.

В результате длятеплообменников установки обратной конденсации можно использоватьсистему уравнений (1.14).Для процесса охлаждения установки обратной конденсации используетсясхема движения потоков, приведённая на рис. 2.7. Азотный поток среднегодавления входит в первый теплообменник установки обратной конденсации ина выходе полностью расширяется в обоих детандерах, проходя при этом черездетандерный теплообменник.

Расширенный холодный азотный поток низкогодавления входит в тракт обратного потока третьего теплообменника, и,последовательно проходя второй и первый теплообменники, охлаждает их.124Рис.2.7. Схема движения потоков в установке обратной конденсации приохлажденииДля расчёта режима охлаждения используется предложенный в первойглаве аппроксимационный метод расчёта. В качестве известных функцийтемпературы по координате используется квадратный полином. В результатесистемыуравнений,теплообменникаисоставленныесистемы(1.27)издлясистемы(1.14)остальныхдляпервоготеплообменников,преобразовываются к системе 12 дифференциальных и 16 алгебраическихуравнений.

Эта система дополняется соответствующими условия сопряжения,начальными условиями для температур азотных потоков и теплопередающихстенок теплообменника и одним граничным условием для температурыазотного потока на входе в установку обратной конденсации. Поскольку125теплофизические свойства азота и алюминиевого сплава теплопередающейстенки в процессе охлаждения установки обратной конденсации существенноменяются, то получившаяся система уравнений решалась конечно-разностнымметодом по временной координате с определение теплофизических параметровна каждом временном шаге.Режимохлаждениярассчитывалсясустановкипомощьюобратнойчисленныхконденсацииметодов,когдатакжесистемыдифференциальных уравнений для теплообменных аппаратов заменялисьнеявными конечно-разностными аналогами типа неявного уголка. Производныепо времени в системах дифференциальных уравнений для моделированияработы этих теплообменных аппаратов, как это было в случае использованияаппроксимационного метода, не отбрасывались.

Характеристики

Список файлов диссертации