Л. и. корниенко' ^..с'^-\-п>&^^,,,л \ ^ ^; n.ltehtfio-киевский технологический институт пищевой промышленности' тгх5;иче€!(ая " }б:дблноту11д

272679

ОПИ САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советеиив

Социалистичеокив

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Кл. 42m4, 7!36

Заявлено 25.XII.1968 (№ 1292348!18-24) с присоединением заявки ¹

МП K G 06О 7/36

G 06@ 7 48

УДК 681.333: 066.065.,511(088.8) Приоритет

Опубликовано ОЗ.Н.1970. Бю.1летень ¹ 19

Дата опубликования описания 10.1Х.1970

Номитет по делам изобретений и открытий рри Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Л. И. Корниенко

Киевский технологический институт пищевой промышленно ти

Заявитель. р Дг {) 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОКОРПУСНЫХ

ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК

Изобретение относится к технике электрического моделирования.

Известно устройство для моделирования многокорпусных выпарных установок (МВУ1, содержащее резисторы и переключатели, моделирующие пароотборы.

Недостаток известного устройства заключается в том, что с его помощью не может быть промоделирован температурный режим выпарной установки (значения температур греющего и вторичного паров корпусов, температурные перепады, потери температуры). Кроме того, при моделировании и расчетах режимов работы МВУ нельзя задавать в качестве независимых величин такие важные входные параметры, как концентрация и количество поступающего на выпаривание раствора. Все это ограничивает класс решаемы . задач.

Предложенное устройство отличается тем, что для расширения класса решаемых зада I оно содержит операционный усилитель и уравновешенный мост, в одно из плеч которого включен переменный резистор, моделирующий начальные концентрацию и количество раствора, а в смежнос с ним плечо включены параллельно соединенные цепи, моделирующие пароотборы, цепь, моделирующая самоиспарение, и цепь, моделирующая концентрацик1 и количество раствора. В цепи, моделирующие пароотборы, включены коммутируемые переключателямп резисторы, параллельно которым через переменные резисторы, моделирующие температурные перепады и коэффициенты теплопередачи, включен операционный усилитель, ко B oäó которого подключены >Iараллельно ком муTIIpуeмые 1Iерек. I ючатсл я м1! перемeIIIIые резисторы. моделпр 1ощпе температуру вторичного пара и температурные потери.

Принципиальная схема устройства пзобра10 жена па чертеже.

Устройство представляет собой уравновешенный мост с 1п та1ощей диагональю I и нулевой диагональю 2. Резисторы 8 являюгся двумя смежными плечами, расположенными

15 Ilo обе стороны ппта1ощей диагонали моста.

Переменный резистор 4, моделирующий концентрацию и количество пост пающего II@ выпаривание раствора, является третьим плечом моста. а четвертым плечом — остальная часть

20 схемы. Она состоит пз параллельно соединенHhIx цепей 5, токи в которых модел11руют пароотборы, цепи 6, моделирующей самопспарение в последнем корпусе в виде зелпчппы тока, и цепи 7, моделирующей концентрацию и коли25 чество выходящего из многокорпусных выпао-. ных установок раствора в виде величины сопротнвле1шя н тока соответственно.

Каждая цепь состоит пз последовательно соединенных одного переменного резистора 8

30 для изменения величины ток1, и одного 1 ли

272679 группы параллельно соединенных резисторов

9, 10 и 11. Количество резисторов 9 в каждой группе равно порядковому номеру соответствующего корпуса, а сопротивления резисторов одной группы равны между собой, так как ток в них моделирует один и тот >ке параметр— количество пароотбора.

Другими концами резисторы 9 соединены между собой таким образом, что они образуют ветви 12, токи в которых моделируют производительность каждого корпуса. В каждую ветвь входит по одному резистору 9, моделирующему пароотборы из соответствующего этой ветви корпуса и всех последующих корпусов. Кроме того, в ветвь, соответствующую последнему корпусу, включена параллельно цепь б. Количество цепей 5, моделирующих пароотборы, а также ветвей 12, моделирующих производительность, равно количеству корпусов МВУ. Для построения различных электрических моделей цепи 5 и б коммутируются выключателями 18. В ветви 12, моделирующие производительность первых четырех корпусов, и в соответствующую последнему корпусу цепь с резисторами 9, входящую в моделирующую производительность этого корпуса ветвь

12, подключено по одному резистору 14, сопротивление каждого из которых значительно меньше сопротивления всех остальпых рсзисторов. Параллельно резисторам 14 через переменные резисторы 15, моделирующие коэффициент теплопередачи и температурный перепад на соответствующем корпусе в виде сопротивления и тока, включен усилитель 1б с малым входным сопротивлением, который служит для измерения и суммирования токов в резисторах 15. Для включения резисторов

15, усилителя 1б и резисторов 14 в соответствующую ветвь служат переключатели 17, которые в нормальном положении закорачивают резисторы 14. Параллельно выходной цепи усилителя 1б включены переменные резисторы 18 и 19, токи в которых моделируют соотьетственно температуру вторичного пара последнего корпуса и температурные потери на выпарной установке. Резисторы 18 и 19 коммутируются выключателями 20.

При работе устройства сопротивление резистора 4 устанавливают пропорционально начальной концентрации раствора. Уравновешивают мост изменением сопротивления любого из резисторов 8. Изменением напряжения в питающей диагонали 1 ток в резисторе 4 устанавливают пропорциональным количеству поступающего на выпаривание раствора. При этом напряжение на резисторе 4 и на смежном с пим плече моста становится пропорциональным количеству сухих веществ в растворе. Это видно из идентичности соотношений между моделируемыми технологическими параметрами и их электрическими аналогами:

С050 где Со, S<, 31 — соответственно концентрация, количество поступающего на выпаривание раствора и ко личество сухих веществ в нем, и

R«1., u„,, где R«; 1«; U„— соответственно сопритвление, ток и напряжение на резисторе 4.

Далее изменением сопроитвления резисторов 8 токи в резисторах 9 устанавливают пропорциональными величинам соответствующих пароотборов, ток в цепи б — количеству пара

15 самоиспарения, а сопротивление цепи 7 — пропроциональным конечнсй конпентрации раствора. Моделирование материального баланса многокорпусных выпарных установок осуществлено правильно, если равновесие моста не

20 нарушается. Токи в ветвях 12 приобретают значения, пропорциональные производительности по корпусам, а ток в цепи 7 — количеству выходящего из МВУ раствора. Токи, подходящие справа к узлам соединения ветвей !.?, 25 пропорциональны количеству раствора, поступающего в соответствующие эгим ветвям корпуса.

Температурный режим выпарной установки

З0 моделируют следующим образом. Переключателями 17 включают в ветви 12 соответству;ощие резисторы 14 и 15. Сопротивление резисторов 15 устанавливают пропорциональным коэффициенту теплопередачи соответствующе35 го корпуса, и тогда ток в них приобретает значение, пропорциональное температурному перепаду в этом корпусе. Действгпельно, температурный перепад для i-го корпуса может быть определен из зависимости:

М,= W.—, (3)

А; где Л1, W, к, — соответственно температурный перепад, производительностb и коэффициент теплопередачи 1-го корпу.са; а,- — постоянный для каждого корпуса коэффициент, зависящий от поверхности нагрева и теплоты парообразования.

50 где 1ц и Р„, — ток и сопротивление резистора

60 15, соответствующего i-му корпусу, 1,. — ток в ветви 12, соответствующей -му корпусу;

Razz — входное сопрогивление усили65 теля 1б;

Для ветви, соответствующей i-му корпусу, 55 справедливо соотношение (при Rð,„..ó = 0):

1,,=1,-„ (4) и

272679

R. — эквивалентное сопротивление параллельно соединенных резисторов 14 и 15, соответствующих i-му корпусу.

Так как сопротивления резисторов 14 и 15 выбраны из условия Р;и « Ри„,то Л;,=Я ив

= const. Из идентичности зависимостей (3) и (4) следует, что, если величины 1, и Ри, изменяются пропорционально W,. и К, соответственно, 1„изменяется пропорционально At,.

Таким образом, измеряемый на выходе усилителя 16 ток моделирует полезный температурный перепад на корпусах, соответствующих включаемым на вход усилителя резисторам 15. Суммарный полезный температурныч перепад моделируют включением всех резисторов 15.

Для моделирования полного температурного перепада с учетом температурных потерь необходимо соответствующим выключателем 20 включить резистор 19 и установить в нем ток, пропорциональный температурным потерям.

Суммарный ток нагрузки усилителя 16 и резистора 19 пропорционален полному температурному перепаду на МВУ. Для моделирования температуры в греющей камере первого корпуса и температуры вторичного пара последнего корпуса необходимо выключателем 20 включить резистор 18 и установить в нем ток, пропорциональный температуре вторичного пара в последнем корпусе. Так как температура греющего пара первого корпуса равна температуре вторичного пара госледнего корпуса плюс полный температурный перепад на выпарной установке, то суммарный ток резисторов 18, 19 и нагрузки усилителя 16 пропорционален температуре в греющей камере первого корпуса.

Температуру в греющих камерах промежуточных корпусов моделируют аналогичным об20

40 разом. При этом на вход усилителя 16 включают лишь те резисторы 1а, которые соответствуют моделируемому корпусу и всем последующим корпусам, а ток резистора 19 устанавливают пропорциональным температурным потерям на этих корпусах.

Так как электрические параметры схемы (токи, сопротивления, напряжения) однозначно определяют друг друга, то с помощью предлагаемого устройства можно рассчитать значения одних величин, характеризующих процесс выпаривания, в зависимости от других, значения которых заданы или могут быть измерены.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования многокорпусных выпарных установок, содержащее резисторы и переключатели, моделирующие пароотборы, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит операционный успл пель и уравновешенный мост, в одно из плеч которого включен переменный резистор, моделирующий начальные концентрацию и количество раствора, а в смежное с ним плечо включены napaëлельно соединенные цепи, моделирующие пароотборы, цепь, моделирующая самоиспарение, и цепь, моделирующая концентрацию и количество раствора, причем в цепи, моделирующие пароотборы, включены коммутируемые переключателями резисторы, параллельно которым через переменные резисторы, моделирующие температурные перепады и коэффициенты теплопередачи, включен операционный усилитель, ко входу которого подключены параллельно коммутируемые переключателями переменные резисторы, моделирующие температуру вторичного пара и температурные потери.