Пример 2. Теплообменник смешения со свободным истечением жидкости




Пример 1. Смеситель с истечением по принципу сообщающихся сосудов

Математическая модель объекта

Начальное условие:

Для условий статики:

Истечение организовано по принципу сообщающих сосудов. В этом случае, объём жидкости в смесителе всегда величина постоянная V=const, , поэтому .

Рассмотрим вариант линеаризации математической модели объекта по заданному каналу - u1→С.

Разложим входную и выходную переменные динамического канала в ряд Тейлора в окрестности стационарной точки, ограничившись линейными членами разложения:

; .

Шаг 1. Подставим разложенные функции в уравнения модели:

Шаг 2. Выполним алгебраические преобразования, сократим малые величины и вычтем соответствующее уравнение статики

Шаг 3. Сгруппируем переменные:

Шаг 4. Поделим левые правые части уравнения на () при DС. Получим

Обозначим ; .

Уравнение примет вид:

(3)

Начальное условие: .

Уравнение (3) представляет собой линеаризованное дифференциальное уравнение в отклонениях, связывающее входную и выходную переменные по каналу регулирования Dn1®DС.

Шаг 5. Преобразуем уравнение (3) по Лапласу:

или

, (4)

где р – комплексная переменная; , - изображения переменных.

Определим передаточную функцию по каналу n1®С:

. (5)

Полученная передаточная функция соответствует передаточной функции апериодического звена. Параметры звена: коэффициент К – это коэффициент усиления (или передачи); коэффициент Т – это постоянная времени, характеризующая инерционность объекта по данному каналу.


 

Пример 2. Теплообменник смешения со свободным истечением жидкости

Уравнения модели для условий динамики:

(6)

Начальные условия: , .

Математическая модель для условий статики:

(7)

Необходимо линеаризовать модель ХТП как объекта регулирования температуры. В качестве регулирующей переменной принять расход первого потока n1. Получить передаточную функцию по этому каналу ().

Расход первого потока n1 является входной переменной, изменение которой приведет к изменению температуры жидкости на выходе из теплообменника t и уровню жидкости в теплообменнике h. Таким образом, возникают динамические связи: и .

Разложим входные и выходные переменные динамических каналов в ряд Тейлора в окрестности стационарной точки, ограничившись линейными членами разложения:

; ; .

Остальные переменные равны значениям в стационарной точке:

; ; ; .


Шаг 1. Подставим разложенные функции в уравнения модели:

В соответствии с правилами дифференцирования производная от произведения переменных во втором уравнении разложится:

. (8)

Выполним алгебраические преобразования, сократим малые величины и заменим второе слагаемое в уравнении (8) на уравнение материального баланса.

Уравнение теплового баланса запишется:

Раскрыв скобки и выполнив необходимые преобразования, получим:

.

Шаг 2. Вычтем соответствующее уравнение статики с учетом, что :

.

Шаг 3. Сгруппируем переменные:

.

Шаг 4. Поделим левые правые части уравнения на при Dt. Получим

.

Обозначим ; .

Уравнение примет вид:

. (9)

Начальное условие: .

Уравнение (9) представляет собой линеаризованное дифференциальное уравнение в отклонениях, связывающее входную и выходную переменные по каналу регулирования n1®t.

Шаг 5. Преобразуем уравнение (9) по Лапласу:

или

, (10)

где р – комплексная переменная; , - изображения переменных.

Определим передаточную функцию по каналу n1®t:

. (11)

Полученная передаточная функция соответствует передаточной функции апериодического звена. Параметры звена: коэффициент К – это коэффициент усиления (или передачи); коэффициент Т – это постоянная времени, характеризующая инерционность объекта по данному каналу.

 




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-10-21 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: