writeln('теплового потока от слоя обогрева грунта под холодильником.');
writeln;
writeln(' Полученные зависимости представить в виде графиков:');
writeln('1.Изменяемый параметр – температура теплоносителя,');
writeln('2.изменяемый параметр – плотность теплового потока,');
writeln('3.расстояние от трубы – температура в слое обогрева и в слое теплоизоляции.');
GoToXY(50,16);
write('Нажмите любую клавишу');
Ch4:=ReadKey;
m: ClrScr;
Window(9,1,80,3);CF(0,7);
writeln('<<< РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА ГРУНТА ПОД ХОЛОДИЛЬНИКОМ >>>');
Ogr; Zag;
CF(7,0);Pl;CF(7,0);
FrameWN(11,13,80,20,0,'‚‚ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ•');
writeln('Температура воздуха камеры, C .......');
writeln('Толщина изоляции, м .......');
writeln('Теплопроводность изоляции, Вт/(м.K) ');
writeln('Температура в центре между труб, C .......');
writeln('Диаметр труб, м .......');
write('Шаг труб, м .......');CF(7,0);
if re=1 then begin tp1:=tp;di1:=di;li1:=li;tm1:=tm;d1:=d;a1:=a;end;
MenuR(61,13,6,1,0,0,0,0,tp1,di1,li1,tm1,d1,a1,a,a,a,a,'',
tp2,di2,li2,tm2,d2,a2,a,a,a,a);
tp:=tp2;di:=di2;li:=li2;tm:=tm2;d:=d2;a:=a2;
m2:j:=0;CF(7,0);
if tp < -40 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Температура камеры, C.............................',tp,tp);goto m2;
end;CF(7,0);
if tp > -4 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Температура камеры, C.............................',tp,tp);goto m2;
end;CF(7,0);
if li>0.35 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Теплопроводность изоляции, Вт/м/К................',li,li);goto m2;
end;CF(7,0);
if li<0.2 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Теплопроводность изоляции, Вт/м/К................',li,li);goto m2;
end;CF(7,0);
if di>1 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Толщина изоляции, м...............................',di,di);goto m2;
end;CF(7,0);
if d<0.01 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Диаметр труб, м...............................',d,d);goto m2;
end;CF(7,0);
if d>0.07 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Диаметр труб, м...............................',d,d);goto m2;
end;CF(7,0);
if di<0.5 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Толщина изоляции, м...............................',di,di);goto m2;
end;CF(7,0);
if tm>5 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Температура в центре между труб, C.............',tm,tm);goto m2;
end;CF(7,0);
if tm<1 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Температура в центре между труб, C.............',tm,tm);goto m2;
end;CF(7,0);
if a>20 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Шаг труб, м.......................................',a,a);goto m2;
end;CF(7,0);
if a<0.5 then
begin
Err;Zag;Ogr;Window(1,15,80,20);
v1('Шаг труб, м.......................................',a,a);goto m2;
end;CF(7,0);
{ * * * Температура труб * * * }
x:=a/2;y:=di*1.28/li;
y1:=(di*1.28/li+y-d/2)*(di*1.28/li+y-d/2);
y2:=(di*1.29/li-y-d/2)*(di*1.28/li-y-d/2);
s1:=(x-a+d)*(x-a+d);
s2:=(x+a-d)*(x+a-d);
x1:=(x*x+y1)/(x*x+y2);
x2:=(s1+y1)/(s1+y2);
x3:=(s2+y1)/(s2+y2);
kt:=ln(x1*x2*x3)/2/ln(4*di*1.28/li/d*(1+(2*di*1.28/li/a)*(2*di*1.28/li/a)));
ttr:=tp+(tm-tp)/kt;
{ Текущая температура в обогреваемом слое }
x5:=a/2/9;x:=a/2;
for i:=1 to 10 do
begin
y:=di*1.28/li;
y1:=(di*1.28/li+y-d/2)*(di*1.28/li+y-d/2);
y2:=(di*1.28/li-y-d/2)*(di*1.28/li-y-d/2);
s1:=(x-a+d)*(x-a+d);
s2:=(x+a-d)*(x+a-d);
x1:=(x*x+y1)/(x*x+y2);
x2:=(s1+y1)/(s1+y2);
x3:=(s2+y1)/(s2+y2);
kt:=ln(x1*x2*x3)/2/ln(4*di*1.28/li/d*(1+(2*di*1.28/li/a)*(2*di*1.28/li/a)));
tt[i]:=tp+(ttr-tp)*kt;
x:=x-x5;
end;
{ Текущая температура над серединой труб }
tz[1]:=tm;tz[2]:=tm+(tp-tm)/5;tz[3]:=tm+2*(tp-tm)/5;tz[4]:=tm+3*(tp-tm)/5;
tz[5]:=tm+4*(tp-tm)/5;tz[6]:=tp;
{ Текущая температура над трубой }
tr[1]:=ttr;tr[2]:=ttr+(tp-ttr)/5;tr[3]:=ttr+2*(tp-ttr)/5;
tr[4]:=ttr+3*(tp-ttr)/5;tr[5]:=ttr+4*(tp-ttr)/5;tr[6]:=tp;
{Средняя температура обогреваемого слоя}
t1:=0;t2:=0;for i:=1 to 10 do t1:=t1+tt[i];
t2:=t1/10;
{Термическое сопротивление изоляционного слоя}
r:=di/li;
{Плотность теплового потока }
q:=(t2-tp)/r;
{Вывод }
Pl;ClrScr;Window(9,1,80,2);CF(0,7);
writeln('<<< РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА ГРУНТА ПОД ХОЛОДИЛЬНИКОМ >>>');
Pl;CF(7,0);
FrameWN(8,2,72,7,0,'РЕЗУЛЬТАТ');
write('Плотность теплового потока, Вт/кв.м ');
writeln(q:6:1);
write('Термическое сопротивление изоляции, (К*кв.м)/Вт ');
writeln(r:6:1);
write('Средняя температура обогреваемого слоя, С ');
writeln(t2:6:1);
write('Температура теплоносителя, С ');
write(ttr:6:1);
Pl;
FrameWN(5,8,75,16,0,'ПОЛЕ ТЕМПЕРАТУР');
GoToXY(1,2);
write(tr[6]:7:1);
write(' _______ Уровень пола _______ ');
writeln(tz[6]:6:1);
GoToXY(1,3);
write(tr[5]:7:1);write(' ');
writeln(tz[5]:6:1);
GoToXY(1,4);
write(tr[4]:7:1);write(' ');
writeln(tz[4]:6:1);
GoToXY(1,5);
write(tr[3]:7:1);write(' ');
writeln(tz[3]:6:1);
GoToXY(1,6);
write(tr[2]:7:1);write(' ');
writeln(tz[2]:6:1);
GoToXY(2,7);write(ttr:6:1); GoToXY(10,7);write(tt[9]:6:1);
GoToXY(17,7);write(tt[8]:6:1); GoToXY(24,7);write(tt[7]:6:1);
GoToXY(30,7);write(tt[6]:6:1); GoToXY(36,7);write(tt[5]:6:1);
GoToXY(42,7);write(tt[4]:6:1); GoToXY(48,7);write(tt[3]:6:1);
GoToXY(54,7);write(tt[2]:6:1); GoToXY(62,7);writeln(tt[1]:6:1);
write(' Труба ');write(' ');
write('Центр');
Pl;
FrameWN(1,17,54,23,0,'ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ');
CF(0,7);
write('Температура воздуха камеры, C ');
writeln(tp:8:3);
write('Толщина изоляции, м ');
writeln(di:8:3);
write('Теплопроводность изоляции, Вт/(м.K) ');
writeln(li:8:3);
write('Диаметр труб, м ');
writeln(d:8:3);
write('Шаг труб, м ');
write(a:8:3);
Window(1,24,80,25);Cf(0,7);
write(' ',Chr(24),Chr(25),' Выбор ',' ',' ',' ENTER Подтверждение ');
Window(55,17,80,23);CF(7,0);Pl;
MenuV(60,18,2,0,'Продолжить','Закончить ','','','','','','','','','Расчет',Res);
Pl;ClrScr;CF(7,0);
re:=res;
if re=1 then goto m else goto l;
l:Pl;
ClrScr;
GoToXY(20,8);
writeln('Д О С Л Е Д У Ю Щ Е Й В С Т Р Е Ч И');
writeln;
writeln(' I HOPE TO SEE YOU AGAIN SOON');
writeln;
writeln(' BIS BALD');
writeln;
writeln(' AU REVOIR');
Delay(6000);
goto m1;
End.
Трубопроводные системы холодильных установок относятся к задачам, которые требуют составления моделей с распределенными параметрами. Это вызывается изменением температуры, паросодержания, а в ряде случаев и свойств веществ при движении по протяженным магистралям, тепло- и массообменным аппаратам.
Математические модели строятся на основе законов Кирхгофа для гидравлических сетей:
SGi = rVн;
SDpi = rgHн
SGi = 0;
SDpi = 0, (16)
где Gi — массовый поток вещества на i-м участке разветвленной сети трубопроводов, кг/с; r — плотность вещества, кг/м3; Vн - объемная подача насоса, м3/с; Dpi — потери давления на i-том участке, Па; g — ускорение свободного падения, м/с2; Hн — напор насоса, м.
Модель дополняется зависимостями по расчету потерь напора по длине трубопроводов, термических сопротивлений, изменением тепловых потоков по участкам трубопроводов и т. д. Более подробную информацию можно получить в пособии [7].
3. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ МОДЕЛИ
Регулирование температуры воздуха в охлаждаемых помещениях осуществляется чаще всего методом "включение-выключение" охлаждающего устройства с помощью реле температуры.
Теплоприток в охлаждаемое помещение за бесконечно малый период времени dt выразим (с целью упрощения модели) в виде зависимости
dQ = kнFн(tн — tпм)dt, (17)
где kн – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2×К); Fн – площадь ограждений помещения, м2; tн, tпм – температура наружного воздуха и воздуха помещения, оС; dt – продолжительность теплопритока, с.
Можно предположить (для простоты модели), что теплоприток вызывает повышение температуры только воздуха помещения dtпм
dQ = Vпмcвrв(1 — bv)dtпм, (18)
где Vпм – объем охлаждаемого помещения, м3; cв – теплоемкость воздуха, кДж/(кг×К); rв – плотность воздуха, кг/м3; bv – доля объема помещения, занятая грузом.
В период работы холодильного оборудования происходит как теплоприток в охлаждаемое помещение, так и теплоотвод к установленному в помещении охлаждающему устройству
Q = (kнFн(tн — tпм) — k0F0(tпм — t0))dt, (19)
где k0 – коэффициент теплопередачи охлаждающего устройства, Вт/(м2×К); F0 – площадь теплообмена охлаждающего устройства, м2; t0 – температура кипения хладагента в охлаждающем устройстве, оС; dt – продолжительность теплопритока, с.
Пример одного из возможных вариантов программы изменения температуры воздуха в холодильной камере при неработающей холодильной установке на алгоритмическом языке Турбо-Паскаль изложен ниже.
Program Cool;
Var v,dt,fn,t,tp,tn :real;
Const kn=0.4;l=24;b=18;h=6;bv=0.4;ts=23;c=1000;r=1.3;
Procedure Warm;
begin
t:=t+dt;
tp:=ts - (ts - tn)*exp(- kn*fn/(c*v*r)*dt);
writeln('t= ',t:7:2,' tp= ',tp:7:2,' Воздухоохладитель отключен ');
tn:=tp;
end;
Begin
tn:= - 27;t:=0;
Write(' Интервал времени '); Readln(dt);
fn:=l*b+l*h*2+b*h*2;
v:=l*b*h*(1 - bv);
Warm;
End.
Студентам следует самостоятельно выбрать температуру кипения t0, коэффициент теплопередачи охлаждающего устройства k0, теплообменную площадь охлаждающего устройства F0. Следует учитывать, что автоматизированная холодильная установка должна иметь запас холодопроизводительности. Величину уставки регулятора температуры и его дифференциал следует принять самостоятельно и обосновать принятые значения.
Студентам требуется приравнять уравнения (17), (18) и вывести зависимость в виде dtпи/dt = f(kн, Fн, tн, t0, k0, F0). После этого следует проинтегрировать полученную зависимость по t в интервале от 0 до t. На следующем этапе необходимо написать на алгоритмическом языке программу расчета изменения температуры в охлаждаемом помещении при работе регулятора.
Пример одного из возможных вариантов программы изменения температуры воздуха в холодильной камере с автоматизированной холодильной установкой на алгоритмическом языке Турбо-Паскаль изложен ниже.
Program Regulator;
Var v,dt,fn,t,tp,tn,a1,a2,u,du :real;
km :integer;
Const kn=0.3;l=24;b=18;h=6;bv=0.6;ts=26;c=1000;r=1.3;
k0=10;t0= - 37;f0=300;
Procedure Warm;
begin
t:=t+dt;
tp:=ts - (ts - tn)*exp( - kn*fn/(c*v*r)*dt);
writeln('t= ',t:7:2,' tp= ',tp:7:2,' Воздухоохладитель отключен ');
tn:=tp;
end;
Procedure Refr;
begin
t:=t+dt;
tp:=a1/a2*(exp(a2*dt) - 1)+tn*exp(a2*dt);