Контактные тепло — массообменные аппараты

Контактные аппараты (оросительные камеры, пароувлажнители) наиболее сложные с точки зрения их представления как объектов управления. В них одновременно и взаимосвязано происходит тепло и массообмен, а следовательно, меняется как температура, так и влажность воздуха. Управляющими воздействиями для оросительной камеры являются температура орошающей воды tw, расход воздуха Gв и расход воды Gw, а возмущающими воздействиями — tHx и dbX. Режимы использования воды зависят от требуемых процессов тепловлажностной обработки воздуха. При изоэнтальпийном процессе, используется только рециркуляционная вода, если пренебречь подпиткой из водопровода не более 0,5-3,0 % испарившейся воды. В этом процессе теплосодержание (энтальпия) воздуха практически не меняется, т. к. температура воздуха близка к температуре орошающей воды, однако относительная влажность не достигает 100 % из-за кратковременности пребывания воздуха в камере.

При политропном процессе, когда происходит не только увлажнение, но и меняться теплосодержание воздуха за счет разности и tw, оросительная камера работает на переменной смеси холодной и рециркуляционной воды. В летний период при температуре наружного воздуха, превышающей расчетные, в камеру подается только холодная вода.

Сложность процессов тепломассообмена в оросительных камерах затрудняет получение однозначных их динамических и статических характеристик, причем, у разных исследователей отличаются не только расчетные зависимости для оценки коэффициентов передачи и постоянных времени, но и виды передаточных функций. Наиболее наглядной интерпретацией динамических процессов, происходящих в оросительной камере, является ее представление в виде двух звеньев [3]. Первое звено — дождевое пространство оросительной камеры, т. е. объем, где размещены форсунки, и происходит тепломассообмен. Его можно считать усилительным звеном с переменным коэффициентом передачи, зависящим от начальных параметров воздуха и воды, выбранного канала управления, и т. д., т. е. нелинейным звеном. Второе звено (поддон) может быть представлено апериодическим звеном с постоянной времени Тп = ¥п — pw / Gw,

Где Vi — объем поддона. В зависимости от условий работы динамические характеристики могут приближаться либо к апериодическому (в изоэнтальпийном процессе), либо к усилительному (в политропном процессе) звеньям.

Рассмотрим основные функциональные схемы, соответствующие технической реализации управления оросительной камерой по каналам tw, Gw и GB (рис. 2.34).

Отношение времени включенного насоса твкл к суммарному времени включенного и выключенного состояния насоса твкл+ твыкл).

Управление расходом воздуха Св (рис. 2.34, в), проходящим через оросительную камеру, осуществляют с помощью байпасной линии, аналогично поверхностным теплообменникам. Обычно эти две схемы используются для осуществления изоэнтальпийного процесса. С уменьшением Gw при G^const эффективность увлажнения падает, а с сокращением расхода воздуха Ge при неизменном Gw эффективность растет. Кроме того, при определенном снижении Gw может иметь место «сворачивание» факела воды на выходе из форсунки, что уменьшает эффективность увлажнения до нуля. Это ограничивает использование дросселирования при управлении изменением Gw.

Что касается регулировочных характеристик, то при управлении скважностью (т) она линейна, а при изменении Gв и Gw — нелинейна.

Для политропных процессов, обычно, управление ведут изменением температуры воды tw (рис. 2.34, б) с помощью двух синхронно управляемых проходных клапанов или

Одного смесительного в трубопроводах холодной и рециркуляционной воды. В этом случае при G^const регулировочная характеристика (зависимость между конечной температурой воздуха и начальной температурой воды) линейна.

Технологической и конструктивной особенностью оросительных камер является наличие поддона, в связи с чем возникает задача управления уровнем воды в нем. Это независимый контур управления, необходимость которого следует учитывать при построении системы управления.

Передаточная функция оросительной камеры при управлении изменением параметрами воды может быть представлена в виде

W (Р) = К——- 1;РТ:1 . (2.23)

-aept + Т ■ p +1

Значение Т и К, а также коэффициентов а и т можно найти в работе [4].

Posted in Автоматика кондиционеров