180698 (592884), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

тепловая мощность, кВт____________________________________36.

Секция вытяжного вентилятора

расход приточного воздуха, м3/ч___________________________25000;

развиваемое давление, Па_________________________________877;

мощность электродвигателя, кВт___________________________11;

частота вращения, об/мин_________________________________1460.

Расчет характеристик центрального кондиционера произведен в программе WinClim.

3. Математическая модель технологического процесса

Существует два метода теоретического исследования теплообменных аппаратов, применяемых в установках кондиционирования воздуха: как объектов с распределенными параметрами и как объектов с сосредоточенными параметрами.

Калориферы подогрева воздуха и поверхностные воздухоохладители являются объектами регулирования с распределенными параметрами, и динамика их описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. Только этот метод математического исследования позволяет аналитически получить величину запаздывания этих объектов регулирования и может считаться точным.

Второй метод математического исследования – аппроксимация этих технологических аппаратов моделями с сосредоточенными параметрами – является приближенным, однако во многих случаях достаточным для предварительных инженерных расчетов.

Теплообменные аппараты, применяемые в установках кондиционирования воздуха, делятся на две группы:

с непосредственным контактом воздуха и тепло- или хладоносителя (камеры орошения, паровые увлажнители и аппараты местного доувлажнения);

с передачей тепла через стенку, отделяющую воздух от тепло- или хладоносителя (аппараты сухого или поверхностного типа, трубчатые и ребристые воздухоохладители и воздухоподогреватели).

Установка кондиционирования воздуха представляет собой комбинацию теплообменных аппаратов различного назначения.

При составлении уравнения теплового баланса кондиционируемого помещения как объекта автоматического управления можно условно принять, что в действии находится только регулятор влажности и влагосодержание воздуха в рассматриваемый момент времени постоянно (d=const). При составлении материального баланса, наоборот, необходимо считать, что в действии находится только регулятор температуры и в данный момент постоянна температура t=const.

Тепло-влажностные балансы помещений при расчетных параметрах наружного воздуха следует составлять для зимнего и летнего периодов.

При составлении уравнения теплового баланса считают, что по всему объему происходит хорошее перемешивание воздуха и в уравнение подставляют средние значения входящих величин. Поэтому передаточные функции могут быть получены в предложении, что технологические аппараты установок кондиционирования воздуха являются объектами регулирования с сосредоточенными параметрами.

В системах кондиционирования воздуха отклонения температуры воздуха от заданных значений, возникающие вследствие тех или иных возмущений, должны устраняться за сравнительно небольшое время. При медленных изменениях тепловых нагрузок (при изменениях температуры наружного воздуха, солнечного нагрева строительных ограждений и т. п.) системы регулирования, как правило, успевают реагировать на отклонения параметров воздуха от заданных значений, поэтому анализ вопросов регулирования систем кондиционирования при медленных изменениях тепловых нагрузок не имеет по существу практического значения.

Наиболее сложным с точки зрения динамики объектом регулирования в установке кондиционирования воздуха является камера орошения. В процессе регулирования температура точки росы после камеры орошения может изменяться с изменением следующих регулирующих воздействий:

энтальпии воды, разбрызгиваемой через форсунки;

соотношения объёмов свежего и рециркуляционного воздуха (изменением энтальпии воздушно-паровой смеси);

тепловой мощности калорифера первого подогрева. При единичных возмущениях по этим каналам кривые разгона будут различными и, следовательно, будут различаться параметры камеры орошения как объекта автоматического регулирования.

Таким образом, динамика камеры орошения не может описываться одним дифференциальным уравнением, и при определении настроечных параметров регулятора необходимо учитывать особенности камеры орошения как объекта с изменяющейся структурой. В первом приближении следует усреднять параметры объекта по всем каналам регулирующих воздействий. Система регулирования температуры точки росы после камеры орошения приведена на рис.

Переходные функции камеры орошения достаточно хорошо аппроксимируются дифференциальными уравнениями второго порядка

(3.1)

Передаточная функция камеры орошения, полученная путем составления тепло-влажностных балансов в установившемся и переходном режимах,

(3.2)

Эта передаточная функция позволяет представить камеру орошения как интегрально-дифференцирующее звено.

Решение дифференциального уравнения, соответствующего передаточной функции, имеет вид

(3.3)

Теоретически кривая разгона 1, построенная по этому уравнению, показана на рис., а кривая 2 соответствует апериодическому звену с передаточной функцией

(3.4)

Как видно из полученных кривых, наличие производной в числителе передаточной функции сказывается в скачкообразном изменении параметра в момент времени , затем обе кривые практически не различаются.

Камеры орошения кондиционеров большой тепловой мощности могут с достаточной для практических расчетов точностью аппроксимироваться апериодическим звеном и звеном запаздывания с передаточной функцией

(3.5)

Рассмотрим передаточные функции камеры орошения при различных режимах работы.

При понижении энтальпии воздуха

(3.6)

где (3.7-3.8)

- коэффициент орошения;

- расход обрабатываемого воздуха, кг/с;

- расход разбрызгиваемой воды, кг/с;

- удельная теплоемкость воды, Дж/(кг*К);

, - начальная и конечная температура воды, ;

- масса воды в поддоне камеры, кг;

- температура воздуха по сухому термометру после камеры, ;

, здесь (3.9)

- безразмерный коэффициент, учитывающий начальные параметры воздуха и воды. ; (3.10)

- температурный критерий. ; (3.11)

- температура точки росы, ;

- постоянный коэффициент;

, - показатели степени;

- отношение масс или объемов рециркуляционной и разбрызгиваемой воды;

- температура поступающей холодной воды, ;

; - температура воздуха по сухому термометру до камеры орошения, .

Характерной особенностью постоянной времени и коэффициента усиления является их зависимость от соотношения масс или объемов холодной и рециркуляционной воды и начальных параметров воздуха и воды. При величина и в этом решении камера орошения может рассматриваться как усилительное звено. При увеличивается, и переходный процесс приближается к апериодическому.

При изменении расхода воздуха (количественное регулирование)

, (3.12)

однако значения постоянных времени в этом случае другие.

При адиабатических процессах

. (3.13)

Когда возмущающим воздействием является изменение влагосодержания воздуха до камеры, а выходной параметр – изменение температуры воздуха после камеры орошения,

. (3.14)

Исследования динамических свойств измерительных преобразователей температуры при их работе в воздушных потоках различной скорости показали, что они могут описываться передаточной функцией апериодического звена,

. (3.15)

Постоянная времени является функцией скорости воздушного потока , омывающего преобразователь, и в общем случае определяется из выражения

, (3.16)

где - постоянная времени при ;

, -постоянные величины, зависящие от конструкции и теплофизических свойств измерительного преобразователя.

Динамика электрических измерительных преобразователей влажности описывается передаточной функцией вида

, (3.17)

где - начальное сопротивление измерительного преобразователя при

заданной влажности воздуха;

- начальная влажность воздуха;

- постоянная времени измерительного преобразователя.

Передаточная функция объектов регулирования секций подогрева в каждой точке диапазона регулирования может быть приведена к виду

, (3.18)

где - коэффициент усиления регулирующего органа (регулирующий орган является безынерционным звеном);

- коэффициент усиления секции камеры подогрева;

- комплексная переменная;

- запаздывание (секции подогрева совместно с измерительным

преобразователем температуры);

- постоянная времени (секции подогрева совместно с измерительным

преобразователем температуры).

Температуру приточного воздуха можно регулировать путем изменения расхода горячей воды, проходящей через калорифер; расхода воздуха через калорифер со сдвоенным воздушным клапаном; температуры воды (добавлением к горячей воде холодной из постороннего источника).

Секция подогрева может описываться передаточной функцией вида

. (3.19)

Сдвоенный воздушный и регулирующий клапаны на линии теплоносителя приближенно можно считать безынерционными элементами системы регулирования

. (3.20)

Коэффициенты усиления клапанов рассчитываются по их рабочим расходным характеристикам с учетом переменных давлений на клапанах и характеристик сочленений.

Характеристики

Список файлов ВКР