МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА

АННОТАЦИЯ

Мы можем получить пар в качестве нагревателя в теплообменном устройстве. насыщенный водяной пар широко используется в качестве теплоносителя в промышленных масштабах. При конденсации пара выделяется очень большое количество тепла. Поскольку конденсирующийся пар имеет высокий коэффициент теплопередачи, термическое сопротивление на стороне пара мало, что указывает на то, что для нагрева с использованием пара требуется меньшая площадь поверхности.

ABSTRACT

We can get steam as a heater in a heat exchanger. Saturated water vapor is widely used as a heat carrier on an industrial scale. When steam condenses, a very large amount of heat is released. Because the condensed steam has a high heat transfer coefficient, the thermal resistance on the steam side is small, indicating that less surface area is needed to heat the steam.

Ключевые слова: Процесс нагрева, усиление, автоматическая регулировка температуры.

Keywords: Heating process, amplification, automatic temperature control.

Введение. Мы использовали водяной пар при моделировании автоматической регулировки процесса теплообмена, так как при конденсации водяного пара выделяется очень большое количество тепла. Например, при давлении пара 98 кПа выделяется 2,26 МДж/кг тепла. Основное преимущество потребления насыщенного пара заключается в том, что он конденсируется при той же температуре и при том же давлении. В результате использования тепла парового конденсата КПД паровых калориферов очень высок. eще одним преимуществом является то, что пар не горит и им легко пользоваться[1,2]. Основным недостатком водяного пара является то, что eго давление увеличивается пропорционально повышению температуры. Следовательно, с помощью водяного пара можно нагреть до 220°С. при этой температуре давление пара составляет 1,0...1,2 МПа. Объем греющего пара и сосуда должен быть 0,6 . при использовании теплоносителей очень высокого давления приходится применять толстостенные и дорогостоящие устройства[3,4].

Выбор модели структуры и граничные условия. Из этих индикаторов мы можем определить управляемые и управляемые индикаторы. В качестве контрольного показателя - массовый расход пара, поступающего в теплообменное устройство, В качестве контролируемого показателя - температура продукта, выходящего из теплообменника. Основным показателем изменяемого в процессе объекта является температура, предел изменения  = 74ºC ,  = 69ºC, предел изменения  = 71,5 ºC,  = ±2,5 ºC. Eсли предположить, что процесс управления в устройстве представляет собой 1 eмкость, то объект представляется уравнением инерционного деления[5,6].

                                                                         (1)

Для нахождения коэффициентов объекта обращаем внимание на показатели инерционного деления. При определении коэффициента усиления управляемого объекта разделим выходной параметр на входной, т.e.:

,                                                                          (2)

где: - коэффициент усиления объекта;

 - выходной параметр (изменение температуры);

 - входной параметр (изменение потребления)

меняем eдиницу расхода водяного пара с кг/ч на /сек.

                                                  (3)

/сек.                                                     (4)

Для того, чтобы переключиться на компьютерную программу и ввести значения, переходим к безразмерному значению, где выигрыш составляет:

                                                             (5)

Найдя прирост объекта, находим среднее время парообразования, для чего делим расход пара на объем бланшировальной ванны:

                                                                         (6)

Здесь: Т - время инерции, секунды; V- объем, G_x- входной параметр (расход продукта) , p- плотность продукта

.                                                       (7)

Как только эти индикаторы станут ясными, мы создадим числовое значение передаточной функции. При выражении поведения объекта через передаточную функцию двумя коэффициентами являются время инерции и коэффициент усиления[7,8].

Как только мы найдем время инерции и коэффициент усиления, мы создадим передаточную функцию[9].

                                                       (8)

По сигналу выбранного объекта создаем eго компьютерную модель в программе Matlab. Для этого нужные разделы берутся из библиотеки программы. в результате на экране создается следующая компьютерная модель.

Рисунок 2. Simulink-модель автоматизированного процесса теплообмена в программе MATLAB

Как только модель построена, мы даем ей время выполнения 1000 секунд. Показатели динамической модели определяются с помощью кривой, полученной на основе программы Matlab.

Рисунок 3. Изменение расхода пара во времени

На следующем этапе создается оптимальный процесс управления объектом. Для оптимального управления объектом регулятор подбирается по закону регулировки ПИ (пропорционально-интегральному). Структурный вид системы автоматического регулирования температуры выглядит следующим образом:

Рисунок 4. Структурный вид системы автоматического регулирования температуры

Рисунок 5. Блок-схему в программе для Matlab системы автоматического регулирования температуры

Выше мы упоминали блок-схему в программе для Matlab системы автоматического регулирования температуры. Как только компьютерная модель создана, мы вводим в нее значения коэффициента усиления и времени инерции и видим на экране график, сформированный из кривой перехода. Из полученных линий перехода выбирается оптимальное управление:

Когда коэффициент усиления K = 1, а время инерции T равно 0,07, время регулировки составляет 1100 секунд, время регулировки составляет 1000 секунд при коэффициенте усиления K = 1,3 и времени инерции T = 0,05. Время короче, чем раньше[10].

Время настройки составляет 800 секунд при коэффициенте усиления K = 1,5 и времени инерции T = 0,03.

Выводы.  При коэффициенте усиления К = 1,5 и времени инерции Т 0,01 регулировка производится колебательным движением. Из этого можно сделать вывод, что по закону ПИ (пропорционально-интегральному) при автоматическом регулировании процесса теплообмена, когда значение нашего регулятора достигает К=1,5 и Т=0,01, наш объект оптимально управляется.

Список литературы:

1. Yusupbekov N.R. Muxamedov B.E, G’ulomov Sh. M Tehnalogik jarayonlarni boshqarish sistemalari. Toshkent. : O’qituvchi, 1997-352b
2. Холматов О.О., Муталипов Ф.У. “Создание пожарного мини-автомобиля на платформе Arduino” Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11307
3. Холматов О.О., Дарвишев А.Б. “Автоматизация умного дома на основе различных датчиков и Arduino в качестве главного контроллера” Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11068 DOI:10.32743/UniTech.2020.81.12-1.25-28
4. Xoлматов О.О., Бурхонов З.А. “ПРОЕКТЫ ИННОВАЦИОННЫХ ПАРКОВОК ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ” Международный научный журнал «Вестник науки» № 12 (21) Том 4 ДЕКАБРЬ 2019 г. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41526101
5. Kholmatov O.O., Burkhonov Z., Akramova G. “THE SEARCH FOR OPTIMAL CONDITIONS FOR MACHINING COMPOSITE MATERIALS” science and world International scientific journal, №1(77), 2020, Vol.I URL:http://en.scienceph.ru/f/science_and_world_no_1_77_january_vol_i.pdf#page=28
6. Холматов О.O, Бурхонов З, Акрамова Г “АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ НА ПЛАТФОРМЕ ARDUINO” science and education scientific journal volume #1 ISSUE #2 MAY 2020 URL: https://www.openscience.uz/index.php/sciedu/article/view/389
7. Кабулов Н. А., Холматов О.O “AUTOMATION PROCESSING OF HYDROTERMIC PROCESSES FOR GRAINS” Universum: технические науки журнал  декабрь 2021 Выпуск: 12(93) DOI - 10.32743/UniTech.2021.93.12.12841 URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12841 DOI - 10.32743/UniTech.2021.93.12.12841
8. Xoлматов О.О., Негматов Б.Б “РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОФОРОМ С БЕСПРОВОДНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ОТ ARDUINO” Universum: технические науки: научный журнал, – № 6(87). июнь, 2021 г. URL:https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11943 DOI-10.32743/UniTech.2021.87.6.11943.
9. Xoлматов О.О., Негматов Б.Б “АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ЗЕРНА” Universum: технические науки: научный журнал. – № 3(96). Часть 1. М., Изд. «МЦНО», 2022 г. URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13235 DOI - 10.32743/UniTech.2022.96.3.13235
10. Холматов Ойбек Олим угли “АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ЗЕРНОВЫХ ОСУШИТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПЛК” Universum: технические науки: научный журнал. – № 3(96). Часть 1. М., Изд. «МЦНО», 2022 г. URL:https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13234 DOI - 10.32743/UniTech.2022.96.3.13234
11. Oкилов Азизбек Козимжонович “УЛУЧШЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ РАСТВОРИМЫХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ” Universum: технические науки Выпуск: 11(92) Ноябрь 2021 URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12624
12. Djurayev A.D., Tokhirov A.I., Marasulov I.R. CLEANING COTTON FROM SMALL DIRTY // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 3(96). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13196 DOI - 10.32743/UniTech.2022.96.3.13196
13. Tokhirov A.I. Writing control programs for computer numeral control machines // Universum:  технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 5(86). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11810 DOI - 10.32743/UniTech.2021.86.5.11810
14. Tokhirov A.I. “Application procedure CAD/CAM/CAE - systems in scientific research” // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 6(87). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11836 DOI - 10.32743/UniTech.2021.87.6.11836
15. Tokhirov A.I. Using the graphical editor "Компас 3D" in teaching computer engineering graphics // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 7(88). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12076  DOI: 10.32743/UniTech.2021.78.8-3.12076
16. Tokhirov A.I., Marasulov I.R. “CONTROL MODELS AND INFORMATION SYSTEM OF COTTON STORAGE IN THE CLASTER SYSTEM” // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 11(92). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12486 
17. Azamjon Ibrohim ugli Tokhirov, “TECHNOLOGICAL PROCESS DEVELOPMENT USING CAD-CAM PROGRAMS”, "Science and Education" Scientific Journal, June 2021 URL: https://openscience.uz/index.php/sciedu/article/view/1561   
18. Islombek Marasulov Ravshanbek Ogli, & Toxirov Azamjon Ibrohim Ogli. (2021). A ROLE OF MECHANICAL ENGINEERING IN MECHATRONICS. JournalNX - A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal, 824–828. Retrieved from https://repo.journalnx.com/index.php/nx/article/view/1690