22 Сен

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПАРИТЕЛЬ-ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ АКТИВНОГО ТЕРМОСТАТА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ.




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Математическому описанию устройств формирования теплового воздействия посвящено большое количество работ, однако математическое описание устройств формирования теплового воздействия в этих работах сводится к статическим моделям. Несмотря на большое  количество работ, практически отсутствуют исследования по изучению динамики системы охлаждения испаритель-термовентиль (ТРВ), входящей в теплообменник охлаждения в нестационарных условиях работы.

Группой ученых ведется работа над созданием экспериментальной системы, предназначенной для исследования свойств материалов и изделий. В качестве испытательной среды используется калибровочный жидкостной термостат, в который  помещаются образцы исследуемых биоматериалов. В жидкостном термостате объединены циркуляционные и напорные насосы в одном устройстве. В качестве системы охлаждения используется хладагрегат, который включает  одноступенчатую парокомпрессионную машину (для получения сравнительно низких температур до –30 С°)

Принципиальная схема термостата и хладагрегата представлена на рисунке 1.

bezymyannyj

Рисунок 1. Принципиальная схема установки.

Для регулирования заполнения испарителей малой мощности применяют ТРВ с внутренним выравниванием, так как падение давления по длине испарителя незначительно.  Выбор ТРВ связан с заданной холодопроизводительностью системы охлаждения.

Холодопроизводительность ТРВ определяется по формуле:

bezymyannyj( 1)

Расход  жидкого хладагента   через дроссельное отверстие ТРВ определяется формулой:

bezymyannyj1(2)

где rа – плотность жидкости перед отверстием; pа и p0 – давление до и после отверстия; f – площадь проходного сечения; a – коэффициент расхода.

В технической характеристике прибора указывают две точки: минимальный перегрев, который вызывает начало открывания клапана («закрытый» перегрев bezymyannyj2); номинальный рабочий перегрев bezymyannyj3 и соответствующее ему значение Qном. Здесь Qп = t0tп, где tп — температура патрона.

Производительность при номинальном режиме Qном составляет 50 – 90 % Qмах, которая соответствует полному открытию клапана.

Производительность при номинальном режиме Qном составляет 50 – 90 % Qмах, которая соответствует полному открытию клапана.

В первом приближении статическую характеристику ТРВ можно считать линейной. Тогда по указанным двум точкам (Qз,Q = 0 и Qном, Qном) можно получить основную статическую характеристику (при полностью ослабленной пружине).

Значение закрытого перегрева регулируется натяжением пружины и у разных моделей может лежать в пределах от 1÷3°С до 5÷10°С. При увеличении закрытого перегрева (и соответственно общего) статическая характеристика эквидистантно сдвигается вправо.

Для исследования динамики системы «испаритель — ТРВ» воспользуемся методом линейной модели [1], приняв некоторые дополнительные упрощения:

  • сила трения в механизме перемещения мембраны мала;
  • массой клапана можно также пренебречь;
  • влиянием небольших изменений tа, t0 на значение расхода пренебрежем.

bezymyannyj

Qз0, Q, Q – «закрытый», номинальный и максимальный перегрев; DQ – диапазон пропорциональности; Мтрв.н, Мм – номинальная и максимальная подача ТРВ.

Рисунок 2. Статическая характеристика ТРВ:

В соответствии с выше сказанным, массовая подача хладагента через ТРВ

bezymyannyj   (3)

где q = qпqз – перегрев измерительного патрона относительно начала открывания клапана;

qп – перегрев патрона относительно температуры кипения хладагента;

qз – настраиваемый «закрытый» перегрев (смещение характеристики);

bezymyannyj1— коэффициент режима работы;

bezymyannyj2— коэффициент пропорциональности, вычисляемый для специфицированного режима работы.

Разложив значение подачи в окрестности некоторой рабочей точки в ряд Тейлора и ограничившись линейными членами, для изменения подачи DM запишем:

bezymyannyj3                                 (4)

где. bezymyannyj4bezymyannyj6 .

Температуру патрона и температуру пара на выходе из испарителя можно связать уравнением

bezymyannyj7  илиbezymyannyj8,                                     (5)

где  — постоянная времени термопатрона, Qи.в, Qп — величина перегрева пара на выходе из испарителя и термопатрона относительно некоторой установившейся температуры кипения t00 хладагента в испарителе.

Найденная температура патрона ТРВ и пара хладагента на выходе из испарителя позволит рассчитать оптимальный процесс работы системы охлаждения термостата.

Список литературы

  1. Володин, Ю. Г. Конструирование систем терморегулирования подвижных радиоэлектронных комплексов. [Текст] / Ю.Г. Володин, Г. В. Милюков— М.: Советское радио, 1977.
  2. Волохов, В. А. Системы охлаждения теплонагруженных радиоэлектронных приборов. [Текст] / В. А. Волохов, Э.Е. Хрычиков, В.И. Киселев— М.: Советское радио, 1975
  3. Грабой, Л. П. Расчет времени выхода в режим и статической ошибки регулирования в системах термостабилизации тепловыделяющих объектов. — Вопросы радиоэлектроники. [Текст] / Л. П. Грабой, С. М.Горохов, Л.П. Ленская Сер. ТРТО* 1976, вып. 1.
  4. Демина, Ю.А. Экспериментальная автоматизированная система контроля манометрических терморегуляторов. [Текст] / Ю.А. Демина, Е.Г. Демина, В.Ю. Преснецова, Т.Г.Денисова // Автоматизация процессов управления., Ульяновск: ФНПЦ ОАО «НПО «Марс», 2011., С. 92-98.
  5. Демина, Е.Г. Моделирование системы управления жидкостного термо-стата многофункцинальной экспериментальной автоматизиро-ванной системы, предназначенной для исследования свойств материаллов – Режим доступа: http://youconf.ru/isit2015/materials/manager/view/431
    СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПАРИТЕЛЬ-ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ АКТИВНОГО ТЕРМОСТАТА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ.
    В статье рассматривается моделирование терморегулирующего вентиля, управляющего подачу хладагента в испаритель канала системы охлаждения экспериментальной системы, предназначенной для исследования свойств материалов и изделий.
    Written by: Демина Елена Григорьевна, Демина Юлия Александровна
    Published by: Басаранович Екатерина
    Date Published: 12/06/2016
    Edition: euroasia-science_30_22.09.2016
    Available in: Ebook