Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А., Ашмантас Л.-В.А. - Нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб (1062122), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Сечения 1, П, П1 удалены входа соответственно на 375, 750 и 1125 мм по ходу течения, В этих сечениях температура потока измерялась медиоконстантановыми терь парами. Термопары приварены с внутренней стороны тоуб. В одном чении размещалось до 50 термопар. На входе поперек входного сечен на линии симметрии было установлено 13 термопар, На выходе иэ ш ка температура измерялась термапарами, установленными на координ~ ном устройстве 2, Кожух устанавливался на входной камере 5, в которой установле1 входной профиль 6 для плавного поджатия струй и труба подводу наг1 того воздуха 8, а через входную камеру выводились термопары 7.
Конструкция позволяла перемещать трубу нагретого воздуха (вну ренний диаметр трубы 34 мм) поперек сечения„Эксперименты провод лись при трех расположениях горячей струи. Воздух нагревался приме но до 400 К, и его расход составлял примерно 7% расхода холодного во духа. Скорость горячей струи и основного потока во время экспериме та были одинаковы. 2.3. ОПИСАНИЕ АППАРАТУРЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОМ И СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОМАССООБМЕНА При исследовании переходных процессов тепломассообмена, кот< рые протекают в течение нескольких секунд, использование аппаратурь применявшейся при изучении стационарного процесса перемешивани теплоносителя в условиях неравномерного теплоподвода по радиусу пу ка, неприемлемо.
Требованиям быстродействия и малой ииерциониост системы управления и измерения в этом случае может удовлетворит только специальная автоматизированная система. Поэтому для сбора обработки экспериментальных данных при нестационарном протекаии процесса теплообмена и перемешивания была разработана автоматизирс ванная система (рис, 2,5), состоящая из измерительно-вычислительног комплекса ИВК-2, генератора постоянного тока АНГМ-90, преобразови теля давления КТУВЕА-5, регулятора мощности генератора и преабразовз теля информации.
При подаче с преобразователя информации импульс запуска регулятор мощности в установленных пределах с заданной пос Рис. 2.5. Структурная схема экспериментальной установки с автоматизированной системой управления и измерения: 1 — экспериментальный участок; 2 шунт; 3 — генератор; 4 — регулятор мощности; 5 — иормализатор сигналов термопар; 6 — преобразователь давления; 7 — аттеньюатор; 8 — преобразователь информации; 9, 10 — цифровые вольтметры; 11 — иэмерительно-вычислитель. ный комплекс ИВК-2 6' тоянной времени и полярностью напряжения измениет выходную мощность генератора по экспоненциальному закону. Измеряемые при этом температуры, давления, напряжения, преобразованные в электрический сигнал, нормализуются усилителями сигналов термопар, преобразовате. лем давления и аттеньюатором соответственно; а преобразователь информации регистрирует напряжения сигналов с выбранной оператором частотой опроса, переводя аналоговые сигналы в цифровые и последовательно передавая данные в комплекс ИВК-2 для дальнейшей их обработки и хранения.
Автоматизированная система позволяет изменять мощность генератора скачкообразно или по экспоненциальному закону в пределах от 0 до 90 кВт и наоборот, а также по специальной программе. Все датчики опрашиваются одновременно по 40 каналам, Разброс времени выборки менее 0,7 мс, Частота опроса — от одного опроса за 120 с до 25 опросов в секунду, Информация в цифровой форме выдается в ЭВМ с частотой 10 кГц, Созданная экспериментальная установка с автоматизированной системой управления, сбора и обработки данных позволяет с достаточной точностью исследовать процесс нестационарного перемешивания в пучках витых труб.
Принцип действия элементов системы следующий. Регулятор мощности, структурная схема которого представлена на рис. 2,6, после установки необходимых пределов и постоянной времени изменения мощности генератора и полярности напряжения, а также подачи импульса запуска с преобразователя информации, начинает изменять мощность генератора. Регулятор напряжения стабилизирует выходную мощность генератора при изменении сопротивления нагрузки, позволяет запрограммировать закон изменения выходной мощности по заданным пара- мерам во времени и отслеживать его выполнение, а также реверсирует напряжение генератора.
Мощность генератора определяется схемой аналогового умножителя, основанного на принципе нремяимпульсного умножения. В умиожитель подаются нормализованные напряжения с выхода генератора и от шунта. Напряжение, пропорциональное мощности нагрузки, подается на схему сравнения, выполненную по схеме интегратора ошибки.
Туда же поступает постоянное напряжение, определяемое заданными пределами или из- ~ст ПК) )от КОК-?) (от ЦАП КВК.7) Рис. 2.6. Структурная схема регулятора мощности: 1 — нормализатор тока; 2 — нормализатор напряжения (регулируемый); 3 — контрольный вольтметр; 4 — аналоговый умножитель со схемой программирования и сравнения; 6 — усилитель мощности со схемой реверса; 6 — источник питания 66 меняющееся по экспоненте из программной схемы. Программируемая мощность контролируется цифровым вольтметром.
Схема сравнения выдает ошибку напряжения, которая уснливаетси по мощности. Средний ток в обмотке возбуждения пропорционален этой ошибке. Реверс тока возбуждения генератора обеспечивается вручную по мере необходимости. Поскольку при токе Возбуждения, равном нулю, генератор имеет напряжение на выходе 0,5 В, для его компенсации предусмотрена цепь реверсиого возбуждения.
Источник питания вырабатывает стабилизированное наприжение для питания электрической схемы. Слежение за исполнением заданного закона изменения мощности и ее стабильной величины в каждый момент времени при реализуемой замкнутой цепи регулирования обеспечивается опережающей по фазе обратной связью. Импульс запуска может, помимо преобразователя информации, выдаваться самим регулятором мощности или от ИВК-2. При исследовании стационарного перемешивання регулятор напря. женин используется для стабилизации выходной мощности генератора.
Нормапизатор сигналов термопар состоит из 20 усилителей тока Ф7025(5, не имеющих между собой гальванической связи. Напряжение от термопары подается по экранированной линии на вход усилителя. Нагрузкой усилителя является стабильный проволочный резистор. Для устранения влияния электрических полей на входе и выходе усилителя установлены интегрирующие конденсаторы с постоянной времени 2 мс каждый, а корпусы усилителей заземлены. Коэффициент усиления по напряжению устанавлинается потенциометром.
Класс точности усилителя 0,05. Для измерения давления используются индуктивные датчики с электронным преобразователем давления К)У85А-5. Перепады давлений измеряются с помощью индуктивных дифференциальных датчиков РД1 на 0,01, 0,1 и 1 атм (0,98, 9,8 и 98 кПа), а статическое давление — тензометрическими датчиками РЗМ с номинальным диапазоном 10 атм (980 кПа) . Погрешность индуктивных датчиков % 1%, тензометрических датчиков — < 0,25% и преобразователя — - 0,5%. Инерционность электронной схемы% 0,2 мс. Частотная полоса измеряемого давления иа уровне 3 дБ — 1,5 кГц. Аттеньюатор переводит амплитуды измеряемых напряжений в величины до 1 В, чтобы изменить диапазон измерения перед подачей в преобразователь информации.
Он состоит из резисторных делителей напряжения С5-55 с переключателем коэффициента деления; 1, 2, 5, 10 и 20. Класс точности резисторов 0,1%. Преобразователь информации измеряет сигналы по 40 каналам, преобразовывает их в цифровую форму и передает в накопитель информации или в ЭВМ. От состоит из релейно-конденсаторного блока гальванической развязки н выборки напряжения сигнала, бесконтактного быстродействующего коммутатора сигналов, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выходного регистра цифровой информации, выходных усилителей, формирователя микроцикла, блока управления и блока пита.
ния (рис. 2.7). Данная схема выбрана исходя из необходимости иметь простой блок гальванической развязки и выборки амплитуды сигнала, наименьший разброс времени измерения по каналам, наибольшее подавление воздействия фона напряжения питающей сети и импульсных помех электромагнитного поля на измеряемый сигнал, оперативное изменение числа работающих каналов. Большое быстродействие системы сбора информации было обеспечено благодаря использованию аналоговых 61 нанал алания гулаи тнаиал Еонанал Рис.
2.7. Схема преобразователя информации: 1 — релейно-конденсаторный блок гальванической развязки; 2 — бесконтактный коммутатор; 3 — аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 — выходной регистр с усилителями; Ь вЂ” формирователь микроцикла; 6 — блок управления; 7 — блок питания Рис. 2.8. Схема измерения сигнала термопар: 1 — нормализирующий усилитель Мн 1; 2 — нормализирующий усилитель Х-' 20; 3 — аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 4 — коммутатор ключей на основе полевых транзисторов (рис. 2.8). При работе ключей на общую нагрузку суммарный ток утечки, вызванный синфазным напряжением термопар, достигает значений, соизмеримых с полезным сигналом.
Для устранения воздействия синфазного напряжения иа точность измерения сигнала использовалась схема гальванической развязки датчиков сигналов. Метод гальванической развязки основан на использовании переключаемых с помощью язычковых реле конденсаторов. Каждый канал содержит евой накопительный конденсатор и два двухконтактных реле. По команде "НАЧАЛО ИЗМЕРЕНИЙ" все конденсаторы подключаются к датчикам одновременно и заряжаются до уровня напряжения сигнала.
Все обмотки реле обесточиваются одновременно. Время опускания контакта ~» 0,7 мс. Так обеспечивается одновременная выборка информации по всем 40 каналам. Наибольшее подав ление фона питающей сети обеспечивается схемой привязки времени заряда и момента отключения конденсаторов к периоду и фазе сети. Использование конденсаторов обеспечивает подавление синфаэного напрнжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
