Краткая характеристика объекта автоматизации

Рис.1 Принципиальная схема теплообменника смешения со свободным истечением

 

В теплообменник смешения с интенсивно работающей мешалкой подаются две жидкости с температурами t₁и t₂, и расходами v₁и v₂ соответственно. Выходящий поток жидкости имеет температуру tи расход v. В аппарате поддерживается постоянным уровень h.

Назначение аппарата: смешение двух потоков жидкости с различными температурами;

Цель функционирования: получения потока жидкости с заданной температурой: t^зад.

 

Классификация переменных

 

Входные переменные:

· v₁- расход первой жидкости;

· t_1­- температура первой жидкости;

· v_2­- расход второй жидкости;

· t₂- температура второй жидкости;

· v- расход выходного потока.

 

Приведенные выше переменные характеризуют внешние воздействия на состояние объекта, и часть из них может целенаправленно меняться (оказывать регулирующее воздействие).

Выходные переменные (переменные состояния):

· t - температура выходного потока (цель функционирования аппарата).

· h- уровень жидкости в теплообменнике, характеризует общее количество жидкости в аппарате.

 

Формулировка показателя эффективности и запись критерия эффективности ХТП

 

Показатель эффективности: заданная температура выходного потока жидкости – t^зад.

Критерий эффективности: R=

 

Таблица исходных данных

 

Таблица №1

Исходные данные

Номер варианта	n1, л/мин	n2, л/мин	t1, ^0 C	t2, ^0 C	V, л	Da, м
19	18	10	65	15	1200	1,2

 

 

Построение математической модели объекта

Запишем упрощающие допущения:

1. Принимаем модель идеального смешения для описания гидродинамических потоков жидкости в аппарате;

2. Тепло-физические свойства входных потоков, выходного потока и жидкости внутри аппарата совпадают и не зависят от температуры и концентрации и являются постоянными;

3. Потерями вещества и энергии в окружающую среду пренебрегаем.

 

 

Математическая модель объекта в динамике

 

Система уравнений, описывающая динамические условия работы теплообменника смешения:

,                                (1)

где

 [ ]-сечение аппарата, а

.

 

Начальные условия:

Математическая модель объекта в статике

Система уравнений, описывающая статические условия работы теплообменника смешения:

                                                 (2)

 

Исследование статических и динамических свойств объекта

 

Для исследования статистических и динамических свойств объекта воспользуемся средой MathCad.

Листинг программы исходных данных представлен в Приложении 1.