ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование тепловых процессов из "Динамика процессов химической технологии" Однако во многих задачах регулирования тепловых процессов при упрощении схемы процесса можно избежать применения дифференциальных уравнений в частных производных. Последние в этом случае заменяются обыкновенными дифференциальными уравнениями, в которых коэффициенты или параметры представляют собой сосредоточенные параметры, эквивалентные тепловым емкостям, проводимостям или постоянной времени перемешивания. Приближенное описание динамики тепловых процессов путем введения сосредоточенных параметров делает возможным составление структурных схем тепловых моделей. [c.195] Для моделирования обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих передачу тепла в процессе установления температуры среды, можно использовать электрические аналоги. Электрические источники напряжения или тока могут быть применены для варьирования параметров электрической цепи, состоящей из сопротивлений и емкостей при помощи подобной цепи можно моделировать тепловые процессы, в которых имеются источники тепла, стоки, тепловое сопротивление и тепловая емкость. Наконец, используя переменные сопротивления и усилители с переменным коэффициентом усиления, можно моделировать тепловые процессы, описываемые нелинейными уравнениями, т. е. такие процессы, в которых проводимость пленки изменяется в зависимости от величины потока. [c.195] Существуют два основных метода регулирования тепловых процессов. Первый метод состоит в регулировании теплопроизво-дительности агрегата, в котором происходит превращение одной из форм энергии в теплоту. Второй метод заключается в регулировании скорости переноса тепла в пространстве. [c.195] Первый метод приложим к агрегатам, в которых происходит сжигание, химическая реакция, ядерная реакция, и, до некоторой степени, к таким, где осуществляется превращение электрической энергии. Топливо для процесса сн игания или реагенты, необходимые для проведения химической реакции, могут поступать в изменяющихся количествах. Этим путем изменяют скорость сжигания или скорость химической реакции. В каталитических процессах даже при избытке сырья или топлива скорость сжигания (химической реакции) может изменяться пропорционально концентрации вводимого катализатора. [c.196] Непосредственное изменение скорости процессов сжигания и химических процессов может быть, однако, связано с некоторыми ограничениями. Процесс сжигания или химический процесс проводят в ограниченном интервале изменения отношений расходов топлива к кислороду или сырья к катализатору. Существует некоторое предельное значение этого отношения, при переходе через которое сжигание или реакция прекращаются. Другой предельный случай соответствует чрезмерному увеличению скорости реакции, при которой достигается настолько большой перегрев реактора или камеры сгорания, что происходит разложение продуктов реакции (сжигания). Эта способность к разложению лежит в основе саморегулирования процесса, что предотвращает излишнее увеличение теплопроизводительности. [c.196] В ядерных процессах скорость деления атомов зависит от количества топлива и материала, который поглощает быстрые нейтроны и используется для управления реакцией. Но когда процесс начался, скорость деления атомов, вообще говоря, не люжет быть изменена непосредственно. Для этого существует лишь косвенный способ, заключающийся в изменении количества делящегося материала или изменении степени поглощения нейтронов. В этом отношении деление атома представляет собой цепную реакцию. Как таковая, она мало отличается от обычного процесса сжигания или химического процесса, поскольку они также могут протекать по типу цепной реакции, если возможно увеличить подачу топлива настолько, чтобы обеспечить самовозрастание скорости этих процессов. [c.196] Второй метод регулирования тепловых процессов—регулирование переноса энергии в пространстве—приложим к процессам перемешивания, конвекции и радиационным, а также к процессам, протекающим в теплообменниках. [c.196] Следовательно, для изменения количества тепла, вводимого с ПОТОКОМ, требуется регулировать или температуру жидкости Т, или поток 0 . В этом отношении очень мало дает изменение плотности р и теплоемкости исключая разве очень редкие случаи, когда производят варьирование самой жидкости, или составляют специальные смеси. [c.197] Регулирование передаваемого потока тепла Н осуществляется изменением перепада температуры АГ и поверхности теплообмена А. Может также изменяться количество тепла А, переносимое через единицу поверхности при перепаде температур в один градус, так как оно будет функцией расхода теплоносителя (пара или жидкости). Изменение величины /г также может быть использовано для регулирования, представляющего собой параметрический тип регулирования потока тепла, поскольку к является функцией потока Q. [c.197] На рис. 76 (стр. 198) приведены схемы регулирования процессов перемешивания потоков тепла или конвекции. На рис. 76, а показана схема нагрева потока жидкости С1 острым паром, расход которого составляет Со.п.. Пар полностью конденсируется, и нагрев жидкости, расположенной ниже по течению от точки впрыскивания пара, будет пропорционален количеству тепла, отдаваемому паром. [c.197] На рис. 76, 6 изображена схема двух потоков жидкости, поступающих в теплообменник смешения. Если температура одной из жидкостей выше температуры другой, то, изменяя отношение двух потоков, можно регулировать среднюю температуру в теплообменнике. [c.197] На рис. 76, в показана комбинация первых двух методов. Поток жидкости С разветвляется на два. Корректирующий поток проходит через теплообменник или через устройство, в которое впрыскивается пар. После нагревания поток (Эбп. вновь сливается с основным потоком Q—Сбп,- Это позволяет регулировать температуру смеси. Данная схема регулирования может быть использована для увеличения тепловой энергии потока без изменения его величины. Система регулирования подвода тепла при помощи байпаса отличается также малой инерционностью. [c.197] На рис. 76,е приведена схема нагревания потока воздуха при помощи электрического нагревателя. Ток, проходящий через нагреватель, выделяет тепло, количество которого пропорционально потере электрической энергии Выделенное тепло передается воздуху. Регулирование здесь может быть осуществлено двумя способами поддержанием постоянства силы тока в нагревателе и изменением расхода воздуха или поддержанием постоянства расхода воздуха и изменением силы тока. [c.199] В процессах излучения регулирование теплообмена производится изменением излучения от источника (рис. 76, ж). Один из методов состоит в изменении напряжения питания излучателя. Радиация может проходить через фильтры или задерживаться экранами. На рис. 76, з приведен фильтр, поглощающие свойства которого могут изменяться, например при увеличении или уменьшении количества углекислого газа или водяного пара в кювете фильтра. Поэтому изменяется интенсивность выходящего излучения. Поглощение может быть частичным или полным, в зависимости от свойств фильтра, поглощающего лучистую энергию. Полная задержка излучения (рис. 76, и) аналогична изменению поверхности тела, подвергаемого облучению. [c.199] На рис. 76 показано только небольшое число возможных схем регулирования тепловых процессов. При анализе этих проблем особенно важно выяснить динамические свойства объекта регулирования, т. е. выяснить возможность быстрого установления стационарного режима или отсутствие такой возможности вследствие большой тепловой емкости объекта. [c.199] Вернуться к основной статье