Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Расчет параметров автоматического регулирования температуры в животноводческом помещении.
Тепловой расчёт электронагревательных устройств (ЭНУ) и параметров регулирования температуры основывается на совместном решении теплового баланса и теплопередачи с учётом динамики нагрева. Процессы нагрева по своей природе являются динамическими, связанными с изменением теплосодержания нагреваемых материалов и явлениями теплопередачи, которые не могут происходить мгновенно. При рассмотрении простейшего случая нагрева однородного и изотропного тела, обладающего бесконечной теплопроводностью, необходимо сделать допущение, что все физические параметры тела, кроме температуры t, в процессе нагрева не изменяются. Уравнение теплового баланса за интервал времени dt имеет вид dQ1 = dQ2 + dQ3,
Составляющие предыдущего уравнения можно определить следующим образом: dQ1 = Pdt; dQ2 = Mcdt; dQ3 = kF(t-t0)dt,
В результате подстановки уравнение теплового баланса примет вид: Pdt = = Mcdt + kF(t-t0)dt .
Разделив левую и правую части уравнения на kFdt и сгруппировав члены, получим уравнение следующего вида, . Введём обозначения и . Если подставить в эти формулы размерности, то получим, что Tн имеет размерность с., а tу - оС. Поэтому, назовём Tн - постоянной времени нагрева, а tу - установившемся значением температуры тела. В результате получим уравнение следующего вида
Это дифференциальное уравнение первого порядка, решение которого будет иметь следующий вид
Эта зависимость представляет собой уравнение нагрева однородного тела и является экспонентой, асимптотически приближающейся к установившемуся значению температуры tу. Уже при времени t = (3…4) Тн наступает практически установившийся режим, при этом t = (0,95…0,98)tу. Для определения времени нагрева тела до любой температуры пользуются выражением . Тн - постоянная времени нагрева является важным параметром объекта нагрева и определяется как отношение теплоёмкости тела к его теплоотдающей способности и представляет собой отрезок времени, в течение которого тело достигло бы установившегося значения температуры при нагреве без теплоотдачи в окружающую среду. В этом случае температура тела из любой точки изменялась бы во времени по прямой. На этом основано графическое определение постоянной времени нагрева, при этом следует заметить, что при t = Тн t= 0,632 tу. Эта характеристика помещения и положена в основу расчета параметров автоматического регулирования температуры. Отопительно-вентиляционные установки автоматизируют с целью экономии электроэнергии. Автоматическое регулирование отопительно-вентиляционных систем может быть выполнено двухпозиционным и пропорциональным. Пропорциональное регулирование является более гибким, и способно более полно удовлетворять зоотехническим требованиям по регулированию температуры воздуха внутри помещения. Двухпозиционное регулирование может быть осуществлено при более простом техническом решении и в большинстве случаев при правильном выборе и настройке элементов систем дает удовлетворительные результаты. При этом электронагревательная установка может находиться в двух состояниях: включена на полную мощность или отключена. Для расчетов параметров регулирования необходимо иметь характеристики животноводческого помещения и используемого регулятора температуры. Животноводческое или птицеводческое помещение, как объект автоматического регулирования, с достаточной для практики точности может быть представлен как апериодическое звено с запаздыванием /9/: ,
,
Так как расчет параметров регулирования температуры осуществляется в относительных единицах, то Коб в относительных единицах равен единице /9/. Время запаздывания t для животноводческих помещений можно принять равным 8…15 мин. Причем, чем больше здание, тем, как правило, и больше запаздывание. Постоянная времени объекта Т определяется по формуле: ,
Так как при выполнении данного расчета не ставится задача точного определения общей теплоемкости помещений, то с учетом динамики нагрева рекомендуется принять: ,
,
Теплоотдача помещения в окружающую среду определяется как: ,
В общем случае статическая характеристика двухпозиционного регулятора и установившееся автоколебание в системе для определенной температуры наружного воздуха будут иметь вид, представленный на рис. 5.1. Зона неоднозначности регулятора 2t`н в относительных единицах 2а равна: .
Рис. 5.1. Переходные процессы в системе с двухпозиционным регулятором и объектом с передаточной функцией , а – статическая характеристика; б - установившиеся колебания
Для различных регуляторов зона неоднозначности может составлять: 2t`н=0…50С. На регуляторе, как правило, задают требуемую по зоотехническим условиям внутреннюю температуру tвн. Регулирующее воздействие регулятора в относительных единицах при включении электрокалориферных установок равно:
,
. Регулирующее воздействие при выключении электрокалориферных установок: . Длительность включения электрокалориферной установки определяется по формуле: . Длительность пауз: . Период колебаний: . Частота переключения регулятора, . Диапазон колебаний температуры:
.
Положительная амплитуда температуры:
.
Отрицательная амплитуда:
. Для того, чтобы найти диапазон колебаний и амплитуды температур в градусах Цельсия, надо полученные результаты умножить на tвн. Так как для общего случая положительная и отрицательная амплитуды не равны, то среднее значение температур в помещении отличается от заданного tвн на величину: . Следовательно, установку регулятора надо скорректировать на: . По полученным данным строится график регулирования температуры в помещении с указанием на нем расчетных параметров, и делается заключение о возможности или невозможности выполнения зоотехнических требований при двухпозиционном регулировании в конкретном помещении и использовании отопительной системы. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 228. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |