Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 621.574.013-932.2:681.5.015

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В ДЕФЛЕГМАТОРЕ АДХМ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ

Хобин В.А., Титлова О.А.

Абсорбционно-диффузионные холодильные машины (АДХМ) являются одним из устройств производства холода. Не имея в своем составе компрессора, они обладают важным преимуществом перед наиболее распространенными компрессионными холодильными машинами, однако, имеют и существенный недостаток – больший удельный расход энергии. Поэтому снижение этого показателя является актуальной задачей.

Энергетическая эффективность АДХМ зависит от различных факторов, в том числе – от высоты уровня парожидкостного фронта (ПЖФ) в вертикальной части дефлегматора. В [1] рассмотрена система гарантирующего управления (СГУ), позволяющая повысить эффективность АДХМ за счет поддержания уровня ПЖФ в максимальной близости от верхней точки подъемного участка дефлегматора, что соответствует наиболее эффективному режиму работы абсорбционного холодильного цикла. Однако, реализация такой системы, требует получения в реальном времени достоверной информации о наличии уровня ПЖФ в требуемой области. Уровень ПЖФ можно было бы определить по градиенту температур (примерно 70 0С), который возникает при разделении на составляющие парожидкостной водоаммиачной смеси (ПЖС). Однако прямое измерение температуры ПЖС за счет введения внутрь дефлегматора необходимых технических средств измерения на практике реализовать трудно и нецелесообразно. Это обусловлено усложнением конструкции и снижением надежности АДХМ, т.к. дефлегматоры имеют внутренний диаметр 10…12 мм и работают под давлением до 2,0 МПа.

В [2] разработана математическая модель динамики с распределенными параметрами для дефлегматора АДХМ, которая описывает распределение температуры вдоль его поверхности (температурное поле) при известном распределении температуры ПЖС. При получении этой модели использовался ячеистый подход. В соответствии с ним, дефлегматор рассматривался состоящим из набора взаимосвязанных ячеек малой длины, каждая из которых описывается моделью с сосредоточенными параметрами. Температура поверхности каждой i-ой ячейки  определяется их начальными значениями , суммарным тепловым потоком к ней  (– тепловой поток от паровой водоаммиачной смеси к стенке дефлегматора при конденсации;– тепловой поток в окружающую среду от стенки дефлегматора;– тепловой поток вдоль корпуса дефлегматора) и временем t от момента изменения :

,               (1)

 

где верхний индекс «м» обозначает те значения температур, которые вычисляются по модели; без индекса – которые считаются известными (заданными). Более подробно составляющие модели (1) описаны в [2].

Решим задачу обратную (1). Неизвестным в такой задаче будет температура ПЖС i-ой ячейки. Дополним ее обозначение индексом «м», т.е. «вычисляется по модели» – , а обозначения температур поверхности дефлегматора для ячеек с номерами i–1, i, i+1 дополним индексом «и», что означает «измеренное значение» – , , . Измерить значения этих температур с технической точки зрения сложности не представляет. С учетом введенных обозначений решение этой обратной задачи может быть представлено в виде:

      (2)

 

Известно, что обратные задачи часто оказываются некорректными и требуют регуляризации. Для проверки решения задачи (2) в среде имитационного моделирования, на основе уже имеющейся имитационной модели дефлегматора [1], реализован блок расчета температуры (БРТ) парожидкостной смеси в одной точке дефлегматора , см. рис. 1. Он представляет собой элементарную ячейку модели (1), в которую подается информация об измеренных значениях температур , ,  его поверхности в трех соседних точках (і, і-1 и і+1) при расстояниях между ними. На основе этой информации в БРТ, по модели (1), рассчитывается значение температуры  поверхности дефлегматора ячейки, соответствующей і-той точке, затем оно сравнивается с измеренным в этой точке , и, за счет введения обратной связи через температуру ПЖС i-ой ячейки, обеспечивается выполнение равенства (2).

Рис. 1 Схема блока расчета температуры ПЖС

(выделен БАКП – блок адаптации коэффициента передачи )

 

Тестирование процедуры (2) проводилось при различных значениях расстояний  и различном характере изменения температуры ПЖС в дефлегматоре, см. рис. 2.

При анализе результатов тестирования процедуры (2) выявлены две проблемы.

Первая связана с увеличением погрешности расчета температуры ПЖС при увеличении расстояния между точками, в которых измеряется температура на поверхности дефлегматора. Наиболее наглядно это проявляется при гармоническом изменении фактической температуры в дефлегматоре , где вычисленная температура  заметно отстает от нее по фазе. Это объясняется тем, что при увеличении  порядок моделей, описывающих переходные процессы в дефлегматоре, остается первым, а он плохо описывает возникающее температурное поле его поверхности. Для того, чтобы существенно не усложнять модель за счет включения в нее последовательно нескольких БРТ, увеличение порядка модели было проведено за счет включения в цепь измерения нескольких инерционных звеньев с коэффициентом передачи равным единице, а значение постоянных времени было найдено в ходе процедуры оптимизации. Так в БРТ при   = 2 мм было добавлено одно такое звено, при  = 4 мм – три звена и  = 6 мм – пять звеньев.

а)

б)

Рис. 2 Результаты моделирования расчета температуры  в одной точке дефлегматора при различных расстояниях  между точками изменения температуры его поверхности и различном характере измерения температуры :

а) – ступенчатая функция, б) – гармоническая функция

 

Вторая проблема связана с периодическим возникновением автоколебаний в контуре обратной связи БРТ, в которой рассчитывается . Они обуславливаются нелинейностью свойств модели (1) по переменным  и . Ее приемлемое решение было найдено за счет введения функции самонастройки (адаптации) коэффициента передачи  обратной связи БРТ, см. рис.1.

На рис. 3 представлены результаты тестирования БРТ с расширенными функциональными возможностями после принятия описанных выше мер по устранению выявленных проблем.

Полученные результаты показывают достаточно высокую точность разработанного алгоритма расчета в реальном времени значения температуры парожидкостной смеси в дефлегматоре абсорбционно-диффузионной холодильной машины, которая недоступна для непосредственного измерения. Он создает реальную основу для создания систем автоматической оптимизации режимов работы АДХМ по критерию максимума энергетической эффективности.

а)

б)

Рис. 3 – Результаты моделирования расчета температуры  в одной точке дефлегматора, для условий, которые соответствуют рис.2, но с расширенными функциональными возможностями БРТ

 

The variant of construction of the value calculation block of the temperature inaccessible to direct measurement pairliquid mixes in the absorption-diffusion refrigeration vehicles deflegmator is considered. It realises in real time procedure of the decision return problem of the deflegmator external surface temperature field modelling. Stability of procedure at wide ranges of the initial data change is provided with self-adjustment algorithm.

 

1.                  Хобин В.А., Титлова О.А. Управление уровнем парожидкостного фронта в дефлегматоре АДХМ: цель, проблемы, вариант решения // Сб. науч. тр. / XIV міжнарод. конф. з автоматич. управл. «Автоматика – 2007». – Севастополь: СНУЯЄтаП. –2007. – С. 196 – 197.

Хобин В.А., Титлова О.А. К вопросу измерения парожидкостного фронта в дефлегматоре абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ) // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2007. –  №2 (20). – С. 94 – 102.





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Читайте также

 
Хобин В.А., Титлова О.А. К вопросу измерения парожидкостного фронта в дефлегматоре абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ)

Сендерович Г.А. Использовние мощности симметричных составляющих для определения фактического вклада субъекта в искажение симметрии

Литвиненко В.И. Синтез радиально-базисных сетей для решения задачи дистанционного определения концентрации хлорофилла.

Полякова М.В. Определение границ сегмента упорядоченной текстуры на изображении с однородным фоном с помощью многоканального обнаружения пачки импульсов.

Далечин А.Ю., Носок C. A. Современная пульсодиагностика - новые возможности применения в клинике.

Короленко А. В. Изучение и задание основных параметров модели пеностекла для защиты от полей электромагнитного излучения

Шутов С.В., Аппазов Э.С., Марончук А.И., Самойлов Н.А. Методика испытания термофотовольтаических преобразователей

Марасанов В.В., Корень Е.В. Применение законов Кирхгофа для расчета тепломассообменных процессов в электрических машинах.

Кириллов О.Л., Якимчук Г.С. Диагностирование критерия безопасности при заполнении замкнутых объемов СПЖ косвенным методом

АПУ к разделу "5"

55 Геология. Геологические и геофизические науки

53 Физика

52 Астрономия. Геодезия

69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы

Моделирование объектов и систем управления

Соколов А.Е., Махова Е.О. Моделирование процесса принятия педагогического решения при компьютеризированном обучении

Славко О.Г. Порівняльний аналіз керування регулятором на основі локальної моделі керованого процесу та П-регулятором

Войтенко В.В., Дикусар Е.В, Ситников В.С. Определение частоты среза устройства сглаживания данных на основе метода скользящего среднего

Передерій В.І. Алгоритм визначення та оцінки характеристик ефективності комп’ютерних систем на початковій стадії проектування в умовах невизначенності

Ляшенко С.А, Ляшенко А.С. Оценка модели псевдолинейной регрессии

Ладієва Л.Р. Математична модель процесу газової мембранної дистиляції

Носов П.С., Косенко Ю.І. Нечіткі моделі і методи ідентифікації та прогнозу стану інформаційної моделі студента

Китаев А.В., Глухова В.И. Анализ работы синхронного двигателя с неявнополюсным ротором по данным каталога

Дорошкевич В.К., Пироженко А.В., Хитько А.В., Хорольский П.Г. К определению требований к системам увода космических объектов

Голінко І.М., Ковриго Ю.М., Кубрак А.І. Настройка системи керування за імпульсною характеристикою об’єкта

Яшина К.В., Садовой А.В. Комплексная математическая модель тепловых процессов, происходящих в дуговых электросталеплавильных печах

Шейник С.П., Рудакова А.В. Использование функций принадлежности для моделирования параметров распределенных объектов

Хомченко А.Н., Литвиненко Е.И. Метод барицентрического усреднения граничных потенциалов электростатического поля

Селяков Е. Б. Моделирование требований к техническим системам методами математической логики

Тодорцев Ю.К., Ларіонова О.С., Бундюк А.М. Математична модель контура теплопостачання когенераційної енергетичної установки

Кириллов О.Л. , Якимчук Г.С. Моделирование процесса управления системой перегрузки углеводородных жидких топлив

Шеховцов А.Н., Козел В.Н. Построение математической модели формирования распределенных систем

Китаев А.В., Глухова В.И. Анализ поведения генератора постоянного тока по данным каталога

Хомченко А.Н., Козуб Н.О. Задачі наближення функцій: від лагранжевих до серендипових поліномів

Григорова Т.М., Усов А.В. Вероятностно-статистическое моделирование маршрутизированных пассажиропотоков в крупных городах

Горач О.О., Тернова Т.І. Моделювання технологічного процесу одержання трести при використані штучного зволоження з урахуванням складу мікрофлори

Дубік Р.М., Ладієва Л.Р. Математична модель розділення неоднорідних рідких систем

Казак В.М, Лейва Каналес Родриго, Яковицкая Е.Ю. Моделирование динамики полета магистрального самолета на исследовательском стенде

Завальнюк И.П. Исследование процесса торможения автомобиля как критического режима динамической системы

Дмитриев С.А., Попов А.В. Построение портрета неисправностей проточной части газотурбинного двигателя на примере АИ-25

Русанов С.А., Луняка К.В., Клюєв О.І., Глухов Г.М. Математичне моделювання робочого процесу в апаратах з віброкиплячим шаром та розробка систем автоматизованого моделювання гідродинаміки віброкиплячих шарів

Боярчук В.П., Сыс В.Б. Экспериментальные исследования влияния технологии шлихтования на изменение жесткости текстильных нитей

Селін Ю.М. Використовування контекстних марківських моделей для аналізу дії промислових вибухів на будівельні конструкції

Рудакова А.В. Проблемы интеграции сложных систем

Передерій В.І., Касап А.М. Математична модель та алгоритм автоматизації розрахунку параметрів комп’ютеризованих систем працюючих у реальному часі

Передерий В.И., Еременко А.П. Математические модели и алгоритмы принятия релевантных решений пользователями автоматизированных систем с учетом личностных и внешних факторов на базе генетических алгоритмов

Михайловская Т.В., Михалев А.И., Гуда А.И. Исследование правил клеточных автоматов для моделирования процессов затвердевания квазиравновесных бинарных сплавов

Хомченко А.Н., Колесникова Н.В. Явление «сверхсходимости» в задаче Прандтля для уравнения Пуассона

Китаев А.В., Глухова В.И. Анализ работы трансформатора по данным каталога

Квасницкий В.В., Ермолаев Г.В., Матвиенко М. В., Бугаенко Б.В., Квасницкий В.Ф. Оценка применимости метода компьютерного моделирования к исследованию напряженно-деформиррованного состояния цилиндрических узлов

Китаев А.И., Глухова В.И. Анализ работы асинхронного двигателя по данным каталога

Шелестов А.Ю Имитационная модель взаимодействия GRID-узлов с очередью доступа к общей памяти

Chizhenkova R.A. Mathematical Aspects of Bibliometrical Analysis of Neurophysiological Investigations of Action of Non-ionized Radiation (Medline-Internet)

Хомченко А.Н., Козуб Н.А. Геометрическое моделирование дискретных элементов с криволинейными границами

Славич В.П. Модель автоматизованої системи управління потоками транспортних засобів

Маркута О.В., Мысак В.Ф. Программная реализация и исследование особенностей метода группового учета аргументов

Степанкова Г.А., Баклан І.В. Побудова гібридних моделей на основі прихованих марківських моделей та нейронних мереж

Бакшанська Т.Д., Рижиков Ю.Г., Тодорцев Ю.К. Математична модель процесу горіння природного газу з рециркуляцією продуктів згорання для цілей управління

Хомченко А.Н. Новые решения обобщенной задачи Бюффона

Передерий В.И., Еременко А.П. Математические модели и алгоритмы определения релевантности принимаемых решений с учетом психофункциональных характеристик пользователей при управлении автоматизированными динамическими системами

Ложечников В.Ф., Михайленко В.С., Максименко И.Н. Аналитическая много режимная математическая модель динамики газовоздушного тракта барабанного котла средней мощности

Ковриго Ю.М., Фоменко Б.В., Полищук И.А. Математическое моделирование систем автоматического регулирования с учетом ограничений на управление в пакете Matlab

Исаев Е.А., Наговский Д.А. Математическое описание влияния кривизны контактирующих тел на угол смачивания жидкости в межчастичном пространстве

Бідюк П.І., Литвиненко В.І., Кроптя А.В. Аналіз ефективності функціонування мережі Байєса

Тищенко И.А., Лубяный В.З. Математическое моделирование вокодера для определения оптимальной формы импульса сигнала возбуждения.

Николаенко Ю.И., Моисеенко С.В. Моделирование гармонического полиномиального базиса гексагона.

Козуб Н.А., Манойленко Е.С., Хомченко А.Н. Температурный тест для модифицированных базисов бикубической интерполяции.

Клименко А.К. Об упрощенном численном конструировании обратной модели динамического объекта.

Китаев А.В., Сушич Е.Ф. Расчет погрешностей измерительных трансформаторов.

Передерій В.І.,Касап А.М. Математична модель та алгоритм автоматизації розрахунку параметрів комп’ютеризованих систем працюючих у реальному часі

Шпильовий Л.В. Математична модель та алгоритм екстремального управління процесом осадження дисперсної фази суспензії.

Тулученко Г.Я. Інформаційний модуль експрес-пошуку точок еквівалентності процесу нейтралізації.

Тернова Т.І. Урахування морфогенетичного рівняння в математичній моделі тканини.

Попруга А.Г. Теоретические и экспериментальные исследования электрических нагревателей по критерию экономии энергии.

Китаев А.В., Сушич Е.Ф. Приложение положений теории дросселя и трансформатора к расчету и анализу электромагнитом переменного тока.