Название: Автоматизация и управление процессами теплогазоснабжения и вентиляции - Пособие для практических занятий (Н.Н. Ковальногов)

Жанр: Энергетический

Просмотров: 1623


3.1. динамическое уравнение отапливаемого помещения

Динамическое уравнение отражает зависимость температуры внутреннего воздуха от регулирующих и управляющих воздействий, а также от времени.

Рассматривая помещение как объект с сосредоточенными параметрами и считая температуру внутреннего воздуха неизменной по его объему, получим уравнение теплового баланса воздуха в помещении в виде:

pc,v\%-=&-Q... , (3-і)

аг

где р - плотность воздуха в помещении; ср - удельная изобарная теплоемкость воздуха; U - температура внутреннего воздуха; V - объем помещения; г - время; Qc - тепловой поток, передаваемый в помещение системой отопления; Q„om - тепловой поток, обусловленный теплопо-терями через ограждающие конструкции.

Тепловой поток Qc для приборных систем отопления определяется соотношением

H = k.F.(t0-t.), (3.2) а для систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

&=Gc,{t.,~t.). (3.3)

Здесь   коэффициент теплопередачи и площадь нагрева отопи-

тельных приборов соответственно; to- средняя температура теплоносителя; G - массовый расход воздуха в системе воздушного отопления, вентиляции или кондиционирования; tnp - температура приточного воздуха.

Тепловой поток Qnom выражается зависимостью

&..= **"('.-О, (3.4)

где к, F - коэффициент теплопередачи и площадь ограждающих конструкций соответственно; U - температура наружного воздуха.

Регулирование температуры внутреннего воздуха U при использовании приборных систем отопления может осуществляться путем изменения температуры теплоносителя и или его расхода, от которого зависит коэффициент теплопередачи кп. В системах воздушного отопления регулирование осуществляется изменением температуры приточного воздуха tnp или его расхода G.

В зависимости от системы отопления и способа регулирования меняется и вид динамического уравнения. Так для системы воздушного отопления при регулировании температуры te изменением расхода приточного воздуха или его температуры t„P динамическое уравнения отапливаемого помещения принимает вид dt      Gc+kF   kFt 1

+ '.—~ Gt„. (3.5)

dr        pcpV     pcpV PV

Для систем приборного отопления при регулировании температуры te изменением температуры теплоносителя to динамическое уравнение отапливаемого помещения имеет вид dt.      kF + kF   kFt     к F

+ t.-JL-JL        - = -R-J!-tn. (3.6)

dr        pcpV      pcpV pcpV

Более сложный вид имеет динамическое уравнение при использовании систем приборного отопления с регулированием температуры и за счет изменения расхода теплоносителя. Для его получения необходимо знать связь между этим расходом и коэффициентом теплопередачи к„. Влияние расхода теплоносителя на коэффициент теплопередачи зависит от вида теплоносителя (вода или пар), конструкции и материала отопительных приборов, толщины их стенок, интенсивности теплоотдачи к окружающему воздуху.

3.2. Динамическое уравнение вентилируемого помещения

Динамическое уравнение характеризует изменение концентрации вредных веществ в помещении во времени в зависимости от характеристик воздухообмена.

Пусть в начальный момент времени концентрация вредных веществ в помещении равна с». В этот момент времени в помещении начинает действовать источник выделения вредных веществ с интенсивностью Мер и включается система общеобменной вентиляции. Будем считать объемные производительности приточной и вытяжной систем вентиляции одинаковыми и равными L. Примем допущение о том, что вредные вещества распределяются по объему помещения равномерно, а их концентрация во всех его точках одинакова и равна с. Обозначим концентрацию вредных веществ в приточном воздухе с„ и с учетом принятых допущений составим уравнение их баланса в помещении

M.pdr + Lcndr- Lcdr-Vdc = 0. (3.7)

Из уравнения (3.7) получаем динамическое уравнение вентилируемого помещения

*+с*-^=*, (3.8)

dr     V     V     V          v '

Здесь регулируемым параметром является концентрация с, а само регулирование осуществляется путем изменения производительности вентиляционной системы L.

3.3. Динамическое уравнение смесительного теплообменника

Схема смесительного теплообменника вместе со схемой автоматического регулирования температуры теплоносителя приведена на рис. 3.1. *

На вход смесительного теплообменника подается холодная вода массовым расходом G и сухой насыщенный пар массовым расходом Gi. На выходе из теплообменника получают смесь подогретой воды и конденсата. Система автоматического регулирования обеспечивает поддержание температуры смеси на заданном уровне. Датчик 2 воспринимает изменение температуры смеси на выходе теплообменника и воздействует на сильфон 3. Сильфон 3 через рычажную передачу 4 перемещает струйную трубку 5, управляющую гидравлическим сервомотором 6. Сервомотор 6 перемещает затвор клапана 7, регулируя расход пара Gi.

Получим динамическое уравнение для смесительного теплообменника, характеризующее изменение во времени температуры смеси. Для этого составим уравнение теплового баланса

G^dr + G2rdr = Mcdt + Gc pdr. (3.9) Здесь GCM- расход смеси на выходе теплообменника; с - удельная теплоемкость воды; М - масса жидкости в теплообменнике; г - скры-

 

 

тая теплота парообразования; t - температура смеси; и - температура холодной воды на входе в теплообменник.

Считая, что регулируемым параметром является температура смеси t, а регулирование осуществляться за счет изменения расхода пара Gi, из уравнения (3.9) получим динамическое уравнение

*+£_-, = Л<у2 + «.. (ЗЛ0) ат    М     Мс М

Аналогичным образом может быть получено динамическое уравнение всей системы автоматического регулирования температуры в смесительном теплообменнике. В таком уравнении регулируемым параметром также является температура смеси t, но входным параметром будет не расход пара Gi, а перемещение h затвора клапана.

3.4. Динамическое уравнение автоматического регулятора давления газа

Схема автоматического регулятора давления приведена на рис. 3.2. Регулятор обеспечивает поддержание заданного давления Ра в газгольдере или любом другом объекте.

При давлении в газгольдере,равном заданному />0,сила давления F на мембрану 1 уравновешивается противодействием пружины 2, при этом шток клапана остается неподвижным. При повышении давления под действием каких-либо причин шток клапана опустится, клапан откроется, выпустив излишки газа в магистраль, и давление р0 восстановится.

Если регулятор устанавливается на объект с другим давлением р« или в этом же газгольдере требуется изменить настройку на другое давление р0' (или р0"), то настройка регулятора на другое давление