RU2167449C2 - Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket - Google Patents
Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167449C2 RU2167449C2 RU99101273A RU99101273A RU2167449C2 RU 2167449 C2 RU2167449 C2 RU 2167449C2 RU 99101273 A RU99101273 A RU 99101273A RU 99101273 A RU99101273 A RU 99101273A RU 2167449 C2 RU2167449 C2 RU 2167449C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- heat transfer
- temperature
- heat
- coolant
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического управления технологическими объектами химической, металлургической и других промышленностей и может быть применено для автоматического управления температурой. The invention relates to the field of automatic control of technological objects of the chemical, metallurgical and other industries and can be used for automatic temperature control.
Широко известны способы автоматического регулирования процесса в объекте управления, заключающиеся в измерении текущего значения управляемой величины, сравнении ее с заданной, выработке по установленному закону в зависимости от разности фактической температуры и заданной, скорости ее изменения, и воздействия через исполнительный блок на регулируемый процесс или объект управления /1/. There are widely known methods for automatically controlling a process in a control object, which include measuring the current value of a controlled quantity, comparing it with a predetermined one, generating it according to the established law, depending on the difference between the actual temperature and the set one, its rate of change, and the effect of an actuation unit on a controlled process or object management / 1 /.
Известен также способ автоматического регулирования процесса в объекте управления с уменьшенной динамической ошибкой в установившемся режиме, заключающийся в дополнительном вводе в систему автоматического регулирования (САР) по "отклонению" корректирующих блоков, уменьшающих с помощью внутренних обратных связей постоянные времени звеньев, входящих в замкнутый контур CAP по "отклонению" и тем самым повышающих качество регулирования /1/. There is also known a method of automatic process control in a control object with reduced dynamic error in steady state, which consists in additional input to the automatic control system (CAP) by "rejecting" the correcting blocks, which reduce the time constants of the links included in the closed loop CAP using internal feedbacks by "deviation" and thereby increasing the quality of regulation / 1 /.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ /2/, включающий измерение температуры в аппарате, сравнение ее с заданной, измерение количества электроэнергии, затраченной в цикле регулирования температуры, длительности циклов, фактической мощности нагревателя, времени от начала цикла, до текущего момента, вычисление эквивалентной мощности нагрева тела, заданного количества электроэнергии эквивалентной мощности нагревателя, сравнение измеренной температуры с заданной, фактической мощности нагревателя с эквивалентной заданной, фактического количества электроэнергии с заданным, формировании по результатам сравнения управляющих сигналов на изменение мощности и количества электроэнергии. The closest in technical essence to the proposed method is the method / 2 /, including measuring the temperature in the apparatus, comparing it with the set, measuring the amount of electricity spent in the temperature control cycle, the duration of the cycles, the actual power of the heater, the time from the beginning of the cycle to the current moment , calculation of the equivalent heating power of the body, a given amount of electricity, equivalent power of the heater, comparing the measured temperature with a given, actual I was given the equivalent, the actual amount of electricity at a predetermined, forming as a result of the comparison control signal to change the power and quantity of electricity.
Однако применение этого способа не обеспечивает высокое качество регулирования при изменении температуры среды, окружающей аппарат с обогревающей рубашкой. However, the application of this method does not provide high quality control when changing the temperature of the environment surrounding the apparatus with a heating jacket.
Технической задачей изобретения является повышение точности поддержания температуры на заданном уровне, повышения качества регулирования. An object of the invention is to increase the accuracy of maintaining the temperature at a given level, to improve the quality of regulation.
Техническая задача решается тем, что в способе автоматического регулирования температуры в электрической печи, заключающемся в измерении температуры в аппарате, сравнении ее с заданной, измерении количества электроэнергии, затраченного в цикле регулирования температуры, длительности циклов, фактической мощности нагревателя, времени от начала цикла до текущего момента, вычислении эквивалентной мощности нагревателя, заданного количества электроэнергии эквивалентной мощности нагревателя, сравнении измеренной температуры с заданной, фактической мощности нагревателя с эквивалентной заданной, фактического количества электроэнергии с заданным, формировании по результатам сравнения управляющих сигналов на изменение мощности и количества электроэнергии, дополнительно измеряют температуру среды, окружающей аппарат, в непосредственной близости от него, температуру жидкостного теплоносителя внутри обогревающей рубашки, имеющей нагреватель, температуры внутренних и наружных поверхностей всех стенок аппарата, по заранее известным графическим зависимостям определяют коэффициенты теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей всех стенок аппарата в зависимости от измеренных температур, вычисляют полезный тепловой поток и тепловой поток рассеивания, суммируют вычисленные тепловые потоки, получая таким образом полный расчетный тепловой поток, эквивалентный начальной величине заданной мощности, выделяемой в нагревателе, определяют коэффициент пропорциональности для исходных условий теплоотдачи, при изменении условий теплоотдачи, в частности, при изменении температуры окружающей среды повторяют определение коэффициентов теплоотдачи, вычисляют новые значения теплового потока рассеивания и полного расчетного теплового потока и новое значение эквивалентной мощности, сопоставляют его с начальным заданным значением, сигнал, пропорциональный разности, полученной в результате сопоставлений, подают на регулятор, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону. The technical problem is solved in that in a method for automatically controlling the temperature in an electric furnace, which consists in measuring the temperature in the apparatus, comparing it with the set, measuring the amount of electricity spent in the temperature control cycle, the duration of the cycles, the actual power of the heater, the time from the beginning of the cycle to the current moment, calculating the equivalent power of the heater, a given amount of electricity, equivalent power of the heater, comparing the measured temperature with a given the actual power of the heater with the equivalent set, the actual amount of electricity with the set, the formation of the temperature of the medium surrounding the apparatus, in the immediate vicinity of it, the temperature of the liquid coolant inside the heating jacket having a heater, is measured by comparing the control signals for changing the power and the amount of electricity, the temperature of the inner and outer surfaces of all the walls of the apparatus, according to previously known graphic dependencies determine the heat transfer coefficients of the inner and outer surfaces of all the walls of the apparatus, depending on the measured temperatures, calculate the useful heat flux and heat dissipation flux, summarize the calculated heat fluxes, thus obtaining the total calculated heat flux equivalent to the initial value of the given power allocated in the heater, determine the proportionality coefficient for the initial conditions of heat transfer, when changing the conditions of heat transfer, in particular, when changing the ambient temperature, repeat determination of heat transfer coefficients, calculate the new values of the heat dissipation flux and the total calculated heat flux and the new value of the equivalent power, compare it with the initial set value, a signal proportional to the difference obtained as a result of the comparisons is fed to a controller that generates an additional signal acting on the heater by given law.
Сущность способа регулирования температуры в аппарате с обогревающей рубашкой, конструкция которого показана на чертеже, состоит в следующем. The essence of the method of regulating the temperature in the apparatus with a heating jacket, the design of which is shown in the drawing, is as follows.
С помощью датчика температуры производят измерения текущего значения температуры TP в аппарате. Текущее значение температуры сопоставляют с заданным значением Tзад.Using a temperature sensor, the current temperature T P in the apparatus is measured. The current temperature value is compared with the set value of T ass .
Сигнал Δ T, пропорциональный алгебраической разности
ΔT = ±|Tp+Tзад| (1)
подают на регулятор температуры.Signal Δ T proportional to algebraic difference
ΔT = ± | T p + T ass | (1)
served on a temperature controller.
С помощью регулятора температуры вырабатывают сигнал и подают его на устройство сравнения выходных сигналов. Using a temperature controller, a signal is generated and fed to a device for comparing output signals.
Производят измерение длительности t1ц 1го цикла и текущего времени t2 2го цикла регулирования. Одновременно измеряют мощность нагревателя P.The duration t 1c of the 1st cycle and the current time t 2 of the 2nd regulation cycle are measured. Simultaneously measure the power of the heater P.
По известной длительности 1го цикла t1ц и мощности P нагревателя производят вычисление количества электроэнергии, затраченной в 1ом цикле регулирования
Затем производят вычисление эквивалентной мощности 1го цикла
P1=W1/t1ц, (3)
которую принимают в качестве заданной мощности для 2го цикла регулирования
P1=Pзад.Using the known duration of the 1st cycle t 1c and the power P of the heater, the amount of electricity consumed in the 1st ohm control cycle is calculated
Then, the equivalent power of the 1st cycle is calculated
P 1 = W 1 / t 1c , (3)
which is taken as a given power for the 2nd regulation cycle
P 1 = P ass
Используя время от начала 2го цикла t2 и заданную мощность Pзад, производят вычисление заданной электроэнергии во 2ом цикле, к текущему моменту времени t2 по формуле
Wзад=Pзад•t2. (4)
Производят измерение количества электроэнергии W2, затраченной во 2ом цикле регулирования к моменту времени t2.Using the time from the beginning of the 2nd cycle t 2 and the given power P back , calculate the specified electricity in the 2nd cycle, to the current time t 2 by the formula
W back = P back • t 2 . (4)
Measure the amount of electricity W 2 spent in the 2nd ohmic control cycle at time t 2 .
Сигнал, пропорциональный алгебраической разности
ΔW = ±|W2-Wзад| (5)
подают на блок формирования дополнительного управляющего сигнала.Signal proportional to algebraic difference
ΔW = ± | W 2 -W ass | (5)
served on the block forming an additional control signal.
Формирование дополнительного управляющего сигнала производят следующим образом. The formation of an additional control signal is as follows.
Если W2 > Wзад, то нагреватель отключают от электрической сети на время паузы
Если же W2 < Wзад, нагреватель дополнительно подключают на полное напряжение электрической сети на время
Дополнительный управляющий сигнал подают на устройство сравнения выходных сигналов.If W 2 > W ass , then the heater is disconnected from the mains for a while
If W 2 <W back , the heater is additionally connected to the full voltage of the electrical network for a while
An additional control signal is supplied to the output signal comparison device.
Производят измерение мощности P2 в текущий момент времени t2 2го цикла регулирования. Сигнал, пропорциональный разности заданной мощности Pзад и мощности P2
ΔP = ±|Pзад-P2| (8)
подают на регулятор мощности. С помощью регулятора мощности, в зависимости от величины и знака ΔP, формируют управляющий сигнал и подают его на устройство сравнения выходных сигналов.The power P 2 is measured at the current time t 2 of the 2nd control cycle. The signal proportional to the difference between the specified power P back and power P 2
ΔP = ± | P ass -P 2 | (8)
served on the power regulator. Using a power regulator, depending on the magnitude and sign of ΔP, a control signal is generated and fed to the output signal comparison device.
Сигналы, поступающие с регулятора температуры, блока формирования управляющего сигнален регулятора мощности алгебраически суммируют и получают сигнал
E=ET + EP + EW,
который подают на вход блока управления тиристорами, подключающими нагреватель к напряжению сети.The signals coming from the temperature controller, the block forming the control signal of the power controller are algebraically summed up and receive a signal
E = E T + E P + E W ,
which is fed to the input of the thyristor control unit, connecting the heater to the mains voltage.
Для стабилизации температуры TP реакционной массы в аппарате 1 (см. чертеж) при изменении температуры TO среды, окружающей аппарат, вблизи него, формируют дополнительный сигнал, который подают на регулятор мощности, воздействующий на нагреватель.To stabilize the temperature T P of the reaction mass in the apparatus 1 (see the drawing), when the temperature T O of the medium surrounding the apparatus changes, an additional signal is generated, which is supplied to the power regulator acting on the heater.
Формирование дополнительного сигнала производится следующим образом. The formation of an additional signal is as follows.
Производят измерение температуры TP реакционной массы 2, температуры TO среды, окружающей аппарат, вблизи него, а также температуры TT жидкого теплоносителя 3 внутри обогревающей рубашки.Measure the temperature T P of the reaction mass 2, the temperature T O of the medium surrounding the apparatus, near it, as well as the temperature T T of the heat transfer fluid 3 inside the heating jacket.
Измеряют температуру внутренних TBi, и наружных THi поверхностей всех стенок аппарата и по заранее известным графическим зависимостям определяют коэффициенты теплоотдачи внутренних αBi и наружных αHi поверхностей всех стенок аппарата.The temperature of the internal T Bi and the external T Hi surfaces of all the walls of the apparatus is measured and the heat transfer coefficients of the internal α Bi and external α Hi surfaces of all the walls of the apparatus are determined from previously known graphical dependencies.
По известным температурам TT и TP, высоте активной части H, внутреннему dB1 и наружному dH1 диаметрам 1ой стенки 8, толщине b1 днища 4 1ой стенки, отделяющей реакционную массу от теплоносителя, коэффициенту теплопроводности λC1 1ой стенки и коэффициентам теплоотдачи внутренней αB1 и наружной αH1 поверхностей 1ой стенки и днища 1ой стенки, вычисляют полезный тепловой поток по формуле:
σn= σnбок+σnдно, (10)
где
- полезный тепловой поток через 1ую стенку аппарата,
- полезный тепловой поток через днище 1ой стенки.According to the known temperatures T T and T P , the height of the active part H, the inner d B1 and the outer d H1, the diameters of the 1st wall 8, the thickness b 1 of the bottom 4 of the 1st wall separating the reaction mass from the coolant, the thermal conductivity coefficient λ C1 of the 1st wall and the heat transfer coefficients of the internal α B1 and external α H1 of the surfaces of the 1st wall and the bottom of the 1st wall, calculate the useful heat flux by the formula:
σ n = σ n side + σ n bottom , (10)
Where
- useful heat flux through the 1st wall of the apparatus,
- useful heat flux through the bottom of the 1st wall.
Под высотой активной части аппарата подразумевается расстояние от днища 1ой стенки до верхнего уровня реакционной массы и теплоносителя.The height of the active part of the apparatus means the distance from the bottom of the 1st wall to the upper level of the reaction mass and coolant.
Используя значения температуры TТ теплоносителя, температуры TO среды, окружающей аппарат, температуры TПР паров над реакционной массой, температуры TПТ паров теплоносителя, коэффициента теплоотдачи αB11 внутренней поверхности крышки 13 1ой стенки, коэффициента теплоотдачи αB22 внутренней поверхности крышки 12 и внутренней поверхности части 2ой стенки 9, отделяющей пары теплоносителя от 1го слоя 6 теплоизоляции, коэффициента теплоотдачи αB2 внутренней поверхности части 2ой стенки, отделяющей теплоноситель от 1го слоя теплоизоляции, коэффициента теплоотдачи αHO наружной поверхности nой стенки 11, отделяющей последний (n-1)ый слой 7 теплоизоляции от окружающей среды, коэффициента теплопроводности λCi iой стенки 10, внутреннего диаметра dB2 2ой стенки, внутреннего dBi и наружного dHi диаметров iой стенки, толщины bi днища и крышки iой стенки, расстояния h от верхнего уровня теплоносителя и реакционной массы до крышки 12 2ой стенки, наружного диаметра dHO nой стенки и высоты активной части H аппарата вычисляют тепловой поток рассеивания в окружающую среду по формуле:
σp= σрбок1+σрбок2+σрдно+σрк1+σрк2, (13)
где
- исходный тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от 1го слоя теплоизоляции,
- исходный тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции,
- исходный тепловой поток рассеивания через днище 5 2ой стенки аппарата,
- исходный тепловой поток рассеивания через крышку 1ой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от 1го слоя теплоизоляции,
- исходный тепловой поток рассеивания через крышку 2ой стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции.Using the values of the temperature T T of the coolant, the temperature T O of the medium surrounding the apparatus, the temperature T PR of the vapor over the reaction mass, the temperature T PT of the coolant vapor, the heat transfer coefficient α B11 of the inner surface of the lid 13 of the 1st wall, the heat transfer coefficient α B22 of the inner surface of the lid 12 and the inner surface portion 2 oh the wall 9 that separates the pair of coolant from the 1st layer of heat insulation 6, the heat transfer coefficient α B2 inner surface of the second wall portion 2 that separates the heat carrier from the 1st layer of insulation coeff patient's heat transfer α HO outer surface of the n th wall 11 which separates the last (n-1) th layer 7 of insulation from the environment, the thermal conductivity coefficient λ Ci i th wall 10, the inner diameter d B2 2nd wall internal d Bi and outdoor d Hi the diameters of the i- th wall, the thickness b i of the bottom and the cover of the i- th wall, the distance h from the upper level of the coolant and the reaction mass to the cover 12 of the 2nd wall, the outer diameter d HO of the n- th wall and the height of the active part H of the apparatus, calculate the heat flux to the surrounding Wednesday by the formula:
σ p = σ рбок1 + σ рбок2 + σ рдно + σ рк1 + σ рк2 , (13)
Where
- the initial heat dissipation flow through part 2 of the second wall of the apparatus, separating the coolant from the 1st layer of thermal insulation,
- the initial heat flux dispersion through part 2 of the second wall of the apparatus, separating the vapor of the coolant from the 1st layer of insulation,
- the initial heat dissipation flux through the bottom 5 of the 2nd wall of the apparatus,
- the initial heat dissipation flux through the cover of the 1st wall of the apparatus, separating the vapors above the reaction mass from the 1st layer of thermal insulation,
- the initial heat dissipation flux through the cover of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant vapors from the 1st thermal insulation layer.
Вычисленный таким образом полезный тепловой поток σn и тепловой поток рассеивания σp суммируют и получают величину полного расчетного теплового потока по формуле:
σпр= σn+σp. (19)
Величина полного расчетного теплового потока σпр связана с начальной величиной заданной мощности Pзад, выделяемой в нагревателе, формулой:
Pзад= к•σпр. (20)
Для исходных условий теплоотдачи для начальной температуры окружающей среды TOH определяют коэффициент пропорциональности к по формуле:
к = Pзад/σпр. (21)
При уменьшении температуры окружающей среды до TOM в начальный момент времени tH повторяют определение коэффициентов теплоотдачи αB11,αB22,αB2,αHO. В зависимости от измеренных температур TПТ, TT, TПР и TOM вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания, σрм, соответствующее новым, изменившимся по отношению к начальным условиям теплоотдачи, то есть уменьшению температуры окружающей среды, по формуле:
где
- тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через днище 2ой стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через крышку 1ой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через крышку 2ой стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
где 
σ ol = σ n + σ p . (19)
The value of the total calculated heat flux σ CR associated with the initial value of the given power P back allocated in the heater, the formula:
P ass = k • σ ave (20)
For the initial conditions of heat transfer for the initial ambient temperature T OH determine the coefficient of proportionality to by the formula:
k = P ass / σ ave (21)
When the ambient temperature decreases to T OM at the initial time t H , the determination of heat transfer coefficients α B11 , α B22 , α B2 , α HO is repeated. Depending on the measured temperatures T PT , T T , T PR and T OM calculate the new current value of the heat dissipation flux, σ pm corresponding to the new, changed with respect to the initial conditions of heat transfer, that is, a decrease in the ambient temperature, according to the formula:
Where
- heat dissipation flux through part of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant from the 1st layer of thermal insulation, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through a part of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant vapor from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed heat transfer conditions,
- heat flux dispersion through the bottom of the 2nd wall of the apparatus, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through the cover of the 1st wall of the apparatus, separating the vapors above the reaction mass from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through the cover of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant vapor from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed heat transfer conditions,
Where
Вычисляют новое значение полного расчетного теплового потока σпрм
σпрм= σп+σрм (28)
и новое значение эквивалентной мощности Pзадм
Pзадм= к•σпрм. (29)
Затем сопоставляют новое значение эквивалентной Pзадм с начальным значением Pзад, и сигнал, пропорциональный разности:
δР = Pзадм - Pзад, (30)
подают на регулятор, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону.Calculate the new value of the total calculated heat flux σ prm
σ prm = σ p + σ pm (28)
and the new value of the equivalent power P rear
P ass = k • σ prm . (29)
Then, the new value equivalent to P rear is compared with the initial value of P rear , and the signal is proportional to the difference:
δР = P ass - P ass , (30)
fed to the controller, generating an additional signal acting on the heater according to a given law.
При увеличении температуры окружающей среды до Tоб повторяют определение коэффициентов теплоотдачи αB11, αB22, αB2, αHO в зависимости от измеренных температур в момент времени tOH.When the ambient temperature increases to T r , the determination of heat transfer coefficients α B11, α B22, α B2, α HO is repeated , depending on the measured temperatures at time t OH .
Вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания σpδ, соответствующее увеличенной температуре Toδ окружающей среды, по формуле:
где
- тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через часть 2ой стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через днище 2ой стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через крышку 1ой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
- тепловой поток рассеивания через крышку 2ой стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от 1го слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,
где αB11δ, αB22δ, αB2δ, αHOδ - текущие значения коэффициентов теплоотдачи αB11, αB22, αB2, αHO, соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи.The new current value of the dispersion heat flux σ pδ corresponding to the increased ambient temperature T oδ is calculated by the formula:
Where
- heat dissipation flux through part of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant from the 1st layer of thermal insulation, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through a part of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant vapor from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed heat transfer conditions,
- heat flux dispersion through the bottom of the 2nd wall of the apparatus, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through the cover of the 1st wall of the apparatus, separating the vapors above the reaction mass from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed conditions of heat transfer,
- heat dissipation flux through the cover of the 2nd wall of the apparatus, separating the coolant vapor from the 1st thermal insulation layer, corresponding to the changed heat transfer conditions,
where α B11δ, α B22δ, α B2δ, α HOδ are the current values of heat transfer coefficients α B11, α B22, α B2, α HO corresponding to the changed heat transfer conditions.
Вычисляют новое значение полного расчетного теплового потока 
Вычисляют новое значение эквивалентной мощности Pзадδ, соответствующее σпрδ
Pзадδ= к•σпрδ. (38)
Сопоставляют новое значение эквивалентной мощности Pзадδ с начальным значением Pзад, и сигнал, пропорциональный разности
δP = Pзадδ-Pзад (39)
подают на регулятор мощности, вырабатывающий дополнительный сигнал. Воздействующий на нагреватель по заданному закону.The new value of the total calculated heat flux is calculated.
Calculate the new value of the equivalent power P ass δ corresponding to σ pr δ
P ass . Δ = k • σ pr δ . (38)
Compare the new value of the equivalent power P back δ with the initial value P back , and the signal proportional to the difference
δP = P back δ -P back (39)
fed to the power regulator, generating an additional signal. Acting on the heater according to a given law.
Библиографический список
1. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем, М., Энергия, 1980, 312 с.Bibliographic list
1. Voronov A.A. Fundamentals of the theory of automatic control. Automatic regulation of continuous linear systems, M., Energy, 1980, 312 p.
2. Патент RU N 2115154, кл. G 05 D 23/00, 23/19. Бюл. N 19 10.07.98 г. 2. Patent RU N 2115154, cl. G 05 D 23/00, 23/19. Bull. N 19 07/10/98
Перечень позиций на фиг. 1
1 - аппарат с обогревающей рубашкой,
2 - реакционная масса,
3 - теплоноситель,
4 - днище 1ой стенки,
5 - днище 2ой стенки,
6 - 1ый слой теплоизоляции,
7 - (n-1)ый слой теплоизоляции,
8 - 1ая стенка,
9 - 2ая стенка,
10 - iая стенка,
11 - nая стенка,
12 - крышка 2ой стенки,
13 - крышка 1ой стенки.The list of items in FIG. 1
1 - apparatus with a heating jacket,
2 - reaction mass,
3 - coolant,
4 - the bottom of the 1st wall,
5 - the bottom of the 2nd wall,
6 - 1st layer of thermal insulation,
7 - (n-1) th layer of thermal insulation,
8 - 1st wall,
9 - 2nd wall,
10th i- th wall,
11 - n th wall,
12 - cover of the 2nd wall,
13 - cover of the 1st wall.
Claims (1)
σn = σn бок+σn дно,
где
где ТT - температура жидкостного теплоносителя внутри обогревающей рубашки, имеющей нагреватель;
Тр - температура реакционной массы в аппарате;
αB1, αH1 - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей первой стенки соответственно;
λC1 - коэффициент теплопроводности первой стенки;
dH1 - наружный диаметр первой стенки;
dB1 - внутренний диаметр первой стенки;
b1 - толщина днища и крышки первой стенки;
H - высота активной части аппарата,
и исходный тепловой поток рассеивания в окружающую среду по формуле
где
где ТПТ - температура паров теплоносителя,
ТПР - температура паров над реакционной массой,
ТО - температура среды, окружающей аппарат вблизи него,
αB11/- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности крышки первой стенки аппарата,
αB22 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности крышки и внутренней поверхности части второй стенки аппарата, отделяющих пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции,
αB2 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности части второй стенки, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции,
αH0 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности n-й стенки, отделяющей последний (n-1)-й слой теплоизоляции от окружающей среды,
λСi - коэффициент теплопроводности i-й стенки,
dB2 - внутренний диаметр второй стенки,
dBi - внутренний диаметр i-й стенки,
dHi - наружный диаметр i-й стенки,
dHO - наружный диаметр n-й стенки,
bi - толщина днища и крышки i-й стенки,
h - расстояние от верхнего уровня теплоносителя и реакционной массы до крышки второй стенки,
i - порядковый номер стенки,
n - предельный порядковый номер наружной стенки, наружного днища и наружной крышки, наружная поверхность которых соприкасается с окружающей средой,
суммируют вычисленные тепловые потоки, получая таким образом величину полного расчетного теплового потока по формуле
σпр = σn+σp,
эквивалентную начальной величине заданной мощности Pзад, выделяемой в нагревателе, и связанную с величиной полного расчетного теплового потока формулой
P = Pзад = K(σn+σp),
затем определяют коэффициент пропорциональности К по формуле
для исходных условий теплоотдачи для начальной температуры окружающей среды ТOH, при уменьшении температуры окружающей среды до ТOM в начальный момент времени tH повторяют определение коэффициентов теплоотдачи αB11, αB22, αB2, αHO, в зависимости от измеренных температур ТПТ, Тр, ТПР и ТО вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания, σрм, соответствующее новым, изменившимся по отношению к начальным условиям теплоотдачи, то есть уменьшению температуры окружающей среды, по формуле
где
где
δP = Pзад м - Pзад,
подают на регулятор мощности, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону, а при увеличении температуры окружающей среды до Тоб повторяют определение коэффициентов теплоотдачи αB11δ, αB22δ, αB2δ, αHOδ в зависимости от измеренных температур ТT, ТПТ, ТПР и TOδ в момент времени tOH, вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания σpδ, соответствующее увеличенной температуре Тоб окружающей среды, по формуле
где
где αB11δ, αB22δ, αB2δ, αHOδ- текущие значения коэффициентов теплоотдачи αB11, αB22, αB2, αHO, соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи,
вычисляют новое значение эквивалентной мощности Pзадδ для σрδ, сопоставляют новое значение эквивалентной мощности Pзадδ - с начальным значением Pзад, а сигнал, пропорциональный разности в соответствии с формулой, подают на регулятор мощности, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону.A method for automatically controlling the temperature in a device with a heating jacket having a coolant, including measuring the temperature of the reaction mass in the device, comparing it with the set one, measuring the amount of electricity spent in the temperature control cycle, the duration of the cycles, the actual power of the heater, the time from the beginning of the cycle to the current moment , calculating the equivalent power of the heater, a given amount of electricity, equivalent power of the heater, comparing the actual power of the of the arrester with an equivalent predetermined, actual amount of electric energy - with a given one, generating, by comparing the control signals for changing the power and the amount of electric energy, characterized in that in addition to the initial state at the initial time t o = 0, the temperature of the vapors is measured in the apparatus with the heating jacket the reaction mass, the temperature of the medium surrounding the apparatus, near it, the temperature of the liquid coolant inside the heating jacket having a heater, the temperature of the vapor of the liquid ostnogo coolant temperature of internal and external surfaces of all the walls, bottoms and lids apparatus according to a previously known graphic dependences determine the heat transfer coefficients of inner and outer surfaces of the walls, bottoms and lids unit depending on the measured temperature, is calculated by the formula useful heat flux
σ n = σ n side + σ n bottom,
Where
where T T is the temperature of the liquid coolant inside the heating jacket having a heater;
T p - the temperature of the reaction mass in the apparatus;
α B1, α H1 - heat transfer coefficients of the inner and outer surfaces of the first wall, respectively;
λ C1 is the thermal conductivity of the first wall;
d H1 is the outer diameter of the first wall;
d B1 is the inner diameter of the first wall;
b 1 - the thickness of the bottom and cover of the first wall;
H is the height of the active part of the apparatus,
and the initial heat flux dispersion into the environment according to the formula
Where
where T PT - the temperature of the coolant vapor,
T PR - the temperature of the vapor over the reaction mass,
T About - the temperature of the environment surrounding the apparatus near it,
α B11 / - heat transfer coefficient of the inner surface of the cover of the first wall of the apparatus,
α B22 - heat transfer coefficient of the inner surface of the lid and the inner surface of the part of the second wall of the apparatus, separating the coolant vapor from the first layer of thermal insulation,
α B2 - heat transfer coefficient of the inner surface of the part of the second wall that separates the coolant from the first layer of thermal insulation,
α H0 is the heat transfer coefficient of the outer surface of the n-th wall separating the last (n-1) th layer of thermal insulation from the environment,
λ Сi - thermal conductivity coefficient of the i-th wall,
d B2 is the inner diameter of the second wall,
d Bi is the inner diameter of the i-th wall,
d Hi is the outer diameter of the i-th wall,
d HO - outer diameter of the n-th wall,
b i - the thickness of the bottom and cover of the i-th wall,
h is the distance from the upper level of the coolant and the reaction mass to the cover of the second wall,
i is the serial number of the wall,
n is the limit serial number of the outer wall, outer bottom and outer cover, the outer surface of which is in contact with the environment,
summarize the calculated heat fluxes, thus obtaining the value of the total calculated heat flux according to the formula
σ ol = σ n + σ p,
equivalent to the initial value of the given power P back allocated in the heater, and related to the total calculated heat flux by the formula
P = P back = K (σ n + σ p ),
then determine the proportionality coefficient K by the formula
for the initial heat transfer conditions for the initial ambient temperature T OH , when the ambient temperature decreases to T OM at the initial time t H , the determination of heat transfer coefficients α B11, α B22, α B2, α HO, depending on the measured temperatures T PT , is repeated, T p , T PR and T O calculate the new current value of the heat flux of dispersion, σ pm corresponding to the new, changed with respect to the initial conditions of heat transfer, that is, a decrease in ambient temperature, according to the formula
Where
Where
δP = P ass m - P ass
fed to the power regulator, generating an additional signal acting on the heater according to a given law, and when the ambient temperature increases to T r repeat the determination of heat transfer coefficients α B11δ, α B22δ, α B2δ, α HOδ depending on the measured temperatures T T , T PT , T PR and T Oδ at time t OH , calculate the new current value of the heat flux of dispersion σ pδ corresponding to the increased temperature T about the environment, according to the formula
Where
where α B11δ, α B22δ, α B2δ, α HOδ are the current values of heat transfer coefficients α B11, α B22, α B2, α HO corresponding to the changed heat transfer conditions,
calculate the new value of the equivalent power P back δ for σ pδ, compare the new value of the equivalent power P back δ with the initial value P back , and the signal proportional to the difference in accordance with the formula is fed to the power regulator that generates an additional signal that acts on the heater according to the given law .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99101273A RU2167449C2 (en) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99101273A RU2167449C2 (en) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99101273A RU99101273A (en) | 2000-12-27 |
| RU2167449C2 true RU2167449C2 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20214978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99101273A RU2167449C2 (en) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167449C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691777C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of controlling temperature of a liquid coolant at the outlet of an evaporator of a vapor pressure refrigeration unit |
-
1999
- 1999-01-19 RU RU99101273A patent/RU2167449C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВОРОНОВ A.A. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем. - М.: Энергия, 1980, с.312. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691777C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of controlling temperature of a liquid coolant at the outlet of an evaporator of a vapor pressure refrigeration unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3305501B2 (en) | Temperature control method | |
| JP2003518621A (en) | A chromatographic device that directly heats a capillary column | |
| JP2009300443A (en) | Method for operating calorimeter | |
| CN114178504B (en) | Intelligent temperature control method for low-pressure casting aluminum alloy melt | |
| EP0186116B1 (en) | Liquid level control | |
| RU2167449C2 (en) | Method for automatic temperature control in apparatus with heating jacket | |
| JPH09145265A (en) | Method and apparatus for controlling temperature in electrical furnace | |
| US4971451A (en) | Method for measuring a gel-point temperature | |
| Chikhi et al. | Measurement of corium surface tension using the maximum bubble pressure | |
| CN107557528B (en) | A kind of molten steel temperature regulation method and device thereof | |
| Wang et al. | Interfacial thermal conductance in rapid contact solidification process | |
| EP0165675B1 (en) | Apparatus for measuring thermal stress of pressure-tight tube | |
| Korobenko et al. | Experimental investigation of solid and liquid zirconium | |
| RU2259580C2 (en) | Method for automatic temperature adjustment with decreased dynamic error in apparatus with heating cover | |
| RU2654823C1 (en) | Method of measuring thermal conductivity of solid materials | |
| Guenoun et al. | Temperature distribution and transport mode in a close-spaced vapor transport reactor for CuInSe2 depositions | |
| Fort et al. | Electromagnetic and thermal-flow modeling of a cold-wall crucible induction melter | |
| SU1168912A1 (en) | Method and apparatus for programmed control of temperature | |
| RU99101273A (en) | METHOD FOR AUTOMATIC TEMPERATURE REGULATION IN A DEVICE WITH A HEATING SHIRT | |
| RU2002114503A (en) | Method for automatic temperature control with reduced dynamic error in a heating jacket apparatus | |
| RU2755841C1 (en) | Apparatus for measuring the parameters of a medium | |
| Stockton et al. | Versatile macroscale heat flow calorimeter for the study of chemical processes | |
| US4941916A (en) | Process and apparatus for supplying a kroll reactor with zirconium tetrachloride vapour | |
| RU2115154C1 (en) | Method of temperature control in electric furnace | |
| JP4239419B2 (en) | Heat treatment furnace and its heating control device |