Разработка автоматизированной системы управления установкой кондиционирования воздуха (стр. 2 из 10)
Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90%.
тип увлажнения _________________________________форсунки;
температура воздуха на входе, °С___________________________+31,1;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+15;
относительная влажность воздуха на входе, %______________2;
относительная влажность воздуха на выходе, %__________________66;
расход воды, л/ч__________________________________________12821;
температура воды, °С _____________________________________+15;
расход конденсата, л/ч_____________________________________195,1.
Секция охлаждения представляет собой водяной теплообменник - воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (4 ряда) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента (рабочей среды) используется вода, поступающая от чиллера (холодильной машины). Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отвода воздуха.
Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку.
Ореберение трубок воздухоохладителя производится пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника.
Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной сифон, т.н. водяной затвор.
Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.
За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются эффективные сепараторы (каплеуловители).
тип охлаждения _________________водяной;
температура воздуха на входе, °С___________________________+35;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+17,1;
температура воды на входе, °С______________________________+6;
температура воды на выходе, °С_____________________________+12;
расход хладоносителя, л/ч_____________________________36459;
относительная влажность воздуха на входе, %___________________50;
относительная влажность воздуха на выходе, %__________________99;
холодильная мощность, кВт_______________________254,4.
Теплообменник второго подогрева
В секции второго подогрева используется электрический нагреватель.
Электрический нагреватель выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде оребренных ТЭНов. Электрический нагреватель подключается к электросети 3/380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать нагреватель из секции для осмотра и ремонта (предварительно нужно снять панель). Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммной панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно к клеммной панели, однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки. Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.
тип нагрева______________________ электрический;
температура воздуха на входе, °С___________________________+15;
температура воздуха на выходе, °С__________________________+20;
относительная влажность воздуха на входе, %_________66;
относительная влажность воздуха на выходе, %________________48;
тепловая мощность, кВт____________________________________36.
расход приточного воздуха, м3/ч___________________________25000;
развиваемое давление, Па_________________________________877;
мощность электродвигателя, кВт___________________________11;
частота вращения, об/мин_________________________________1460.
Расчет характеристик центрального кондиционера произведен в программе WinClim.
3. Математическая модель технологического процесса
Существует два метода теоретического исследования теплообменных аппаратов, применяемых в установках кондиционирования воздуха: как объектов с распределенными параметрами и как объектов с сосредоточенными параметрами.
Калориферы подогрева воздуха и поверхностные воздухоохладители являются объектами регулирования с распределенными параметрами, и динамика их описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. Только этот метод математического исследования позволяет аналитически получить величину запаздывания этих объектов регулирования и может считаться точным.
Второй метод математического исследования – аппроксимация этих технологических аппаратов моделями с сосредоточенными параметрами – является приближенным, однако во многих случаях достаточным для предварительных инженерных расчетов.
Теплообменные аппараты, применяемые в установках кондиционирования воздуха, делятся на две группы:
с непосредственным контактом воздуха и тепло- или хладоносителя (камеры орошения, паровые увлажнители и аппараты местного доувлажнения);
с передачей тепла через стенку, отделяющую воздух от тепло- или хладоносителя (аппараты сухого или поверхностного типа, трубчатые и ребристые воздухоохладители и воздухоподогреватели).
Установка кондиционирования воздуха представляет собой комбинацию теплообменных аппаратов различного назначения.
При составлении уравнения теплового баланса кондиционируемого помещения как объекта автоматического управления можно условно принять, что в действии находится только регулятор влажности и влагосодержание воздуха в рассматриваемый момент времени постоянно (d=const). При составлении материального баланса, наоборот, необходимо считать, что в действии находится только регулятор температуры и в данный момент постоянна температура t=const.
Тепло-влажностные балансы помещений при расчетных параметрах наружного воздуха следует составлять для зимнего и летнего периодов.
При составлении уравнения теплового баланса считают, что по всему объему происходит хорошее перемешивание воздуха и в уравнение подставляют средние значения входящих величин. Поэтому передаточные функции могут быть получены в предложении, что технологические аппараты установок кондиционирования воздуха являются объектами регулирования с сосредоточенными параметрами.
В системах кондиционирования воздуха отклонения температуры воздуха от заданных значений, возникающие вследствие тех или иных возмущений, должны устраняться за сравнительно небольшое время. При медленных изменениях тепловых нагрузок (при изменениях температуры наружного воздуха, солнечного нагрева строительных ограждений и т. п.) системы регулирования, как правило, успевают реагировать на отклонения параметров воздуха от заданных значений, поэтому анализ вопросов регулирования систем кондиционирования при медленных изменениях тепловых нагрузок не имеет по существу практического значения.
Наиболее сложным с точки зрения динамики объектом регулирования в установке кондиционирования воздуха является камера орошения. В процессе регулирования температура точки росы после камеры орошения может изменяться с изменением следующих регулирующих воздействий:
энтальпии воды, разбрызгиваемой через форсунки;
соотношения объёмов свежего и рециркуляционного воздуха (изменением энтальпии воздушно-паровой смеси);
тепловой мощности калорифера первого подогрева. При единичных возмущениях по этим каналам кривые разгона будут различными и, следовательно, будут различаться параметры камеры орошения как объекта автоматического регулирования.
Таким образом, динамика камеры орошения не может описываться одним дифференциальным уравнением, и при определении настроечных параметров регулятора необходимо учитывать особенности камеры орошения как объекта с изменяющейся структурой. В первом приближении следует усреднять параметры объекта по всем каналам регулирующих воздействий. Система регулирования температуры точки росы после камеры орошения приведена на рис.
Переходные функции камеры орошения достаточно хорошо аппроксимируются дифференциальными уравнениями второго порядка
(3.1)Передаточная функция камеры орошения, полученная путем составления тепло-влажностных балансов в установившемся и переходном режимах,
(3.2)Эта передаточная функция позволяет представить камеру орошения как интегрально-дифференцирующее звено.
Решение дифференциального уравнения, соответствующего передаточной функции, имеет вид
(3.3)Теоретически кривая разгона 1, построенная по этому уравнению, показана на рис., а кривая 2 соответствует апериодическому звену с передаточной функцией
(3.4)Как видно из полученных кривых, наличие производной в числителе передаточной функции сказывается в скачкообразном изменении параметра в момент времени
, затем обе кривые практически не различаются.Камеры орошения кондиционеров большой тепловой мощности могут с достаточной для практических расчетов точностью аппроксимироваться апериодическим звеном и звеном запаздывания с передаточной функцией
(3.5)Рассмотрим передаточные функции камеры орошения при различных режимах работы.
