Способ определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков и устройство для его осуществления

Заявленное предложение относится к способу и устройству и может быть использовано в области автоматизации управления параметрами смешиваемых воздушных потоков в системах вентиляции. Устройство для осуществления способа содержит измерители исходных значений температуры и влагосодержания смешиваемых потоков, измеритель барометрического давления, выходы которых соединены с входами блока обработки и задания исходных параметров. При этом выход блока обработки и задания исходных параметров соединен с входом функционального преобразователя разности температур, а выход функционального преобразователя соединен с входом вычислительного блока. Также выход вычислительного блока соединен с входом блока анализа знака разности температур, выход которого соединен с входом формирователя сигнала выхода. Выходом устройства является выход формирователя сигнала выхода. Технический результат заключается в повышении точности определения условий конденсации влаги, автоматизировать процесс определения и прогнозирования условий конденсации. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации управления параметрами воздушной среды в системах вентиляции, использующих природные условия для создания микроклимата с заданными параметрами, например, при долгосрочном хранении сельхозпродукции в закрытых складских помещениях.

Известен способ определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков по заданным исходным значениям температуры и влагосодержания смешиваемых потоков [1]. B этом способе условия конденсации определяются графоаналитическим методом с помощью I-d-диаграммы. Указанный способ принят за прототип.

Способ, принятый за прототип, обладает малой точностью определения условий конденсации, требует наличия I-d-диаграммы, использование его в автоматическом режиме затруднительно.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение точности определения и прогнозирования условий возникновения конденсации при смешивании двух воздушных потоков, обеспечение возможности определения условий конденсации в автоматическом режиме

Указанный в задаче результат достигается тем, что в диапазоне исходных значений влагосодержания определяют влагосодержание, соответствующее экстремальной разности температуры смеси и температуры, соответствующей насыщенному состоянию влажного воздуха при данном барометрическом давлении (температуры насыщения), определяемой по выражению tн=(156-236L)/(L-8,12), где L=lg [Bd/(622+d)], d - влагосодержание, г/кг, В - полное (барометрическое) давление, мм рт.ст., tн - температура насыщения, °С, определяют абсолютную величину и знак экстремальной разности температуры смеси и температуры насыщения для найденного значения влагосодержания, по знаку и величине экстремальной разности температур делают вывод об условиях конденсации, причем если экстремальная разность положительна и больше нуля, условия для конденсации отсутствуют, а если экстремальная разность равна нулю либо отрицательна, то конденсация возможна в диапазоне тех значений влагосодержания, при которых разность температур принимает нулевые или отрицательные значения.

Устройство для осуществления способа содержит измерители температуры и влагосодержания смешиваемых воздушных потоков, измеритель полного (барометрического) давления, блок обработки и задания исходных параметров, функциональный преобразователь разности температур, вычислительный блок, блок анализа знака разности температур, формирователь сигнала выхода, выходы измерителей температуры, влагосодержания и барометрического давления соединены с входами блока обработки и задания исходных параметров, выход блока обработки и задания исходных параметров соединен с входом функционального преобразователя разности температур, выход функционального преобразователя соединен с входом вычислительного блока, выход вычислительного блока соединен с входом блока анализа знака разности температур, выход блока анализа знака разности температур соединен с входом формирователя сигнала выхода, выходом устройства является выход формирователя сигнала выхода.

Заявляемый способ определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков отличается от известного, принятого за прототип, тем, что анализируют разность температуры смеси и температуры, соответствующей насыщенному состоянию влажного воздуха при измеренном (данном) значении полного (барометрического) давления (температуры насыщения) для диапазона значений влагосодержания, заключенного между исходными значениями влагосодержания, определяют значение влагосодержания, при котором разность температур принимает экстремальное значение, определяют абсолютную величину и знак этой разности температур, по знаку разности делают вывод о наличии или отсутствии условий конденсации, причем если разность положительна и больше нуля, то условия для конденсации отсутствуют, а если разность равна нулю или отрицательна, то конденсация возможна в диапазоне тех значений влагосодержания, при которых разность температур отрицательна или равна нулю.

Предлагаемый способ реализуется расчетным путем, без графических построений, учитывает реальное барометрическое давление и измеренные (или заданные) исходные значения температуры и влагосодержания смешиваемых потоков, поэтому может быть осуществлен в автоматическом режиме с высокой точностью, позволяет использовать современные вычислительные аппаратно-программные средства.

Отличительными признаками заявленного устройства является наличие блока обработки и задания исходных параметров, функционального преобразователя разности температур, вычислительного блока, блока анализа знака разности температур, формирователя сигнала выхода, конфигурация соединений блоков с измерителями и между собой.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его критерию изобретения «новизна».

Из патентной и научно-технической литературы не известны вышеуказанные отличительные признаки способа и устройства для его осуществления в их совокупности. Таким образом, заявляемые способ и устройство удовлетворяют критерию изобретения «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ и устройство могут быть использованы в системах регулирования параметров микроклимата хранилищ сельхозпродукции, при разработке систем кондиционирования воздуха, в системах защиты от конденсации влаги.

Моделирование и расчеты показали эффективность и высокую точность определения условий конденсации. Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления удовлетворяют критерию изобретения «промышленная применимость».

Способ определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков и устройство для его осуществления поясняются чертежом, где на фиг.1а, б показана графическая иллюстрация способа для двух случаев: фиг.1a - условия конденсации отсутствуют, фиг.1б - конденсация возможна в диапазоне влагосодержаний dк1-dк2. На фиг.2 показана структурная схема устройства. На фиг.1 обозначено: t - температура; d - влагосодержание; tл(d) - линия процесса смешивания двух потоков, имеющих исходные параметры t1, d1 для первого потока, t2, d2 для второго потока; dэ - влагосодержание, соответствующее экстремальному значению разности температур (tл-tн); tл - температура смеси; tн - температура насыщения; tн(d) - линия насыщенного состояния влажного воздуха при заданном значении барометрического давления. Аналитическое выражение этой линии в координатах t, d имеет вид tн=(156-236L)/(L-8,12), °C, где L=lg(Bd/(622+d)); В - барометрическое давление, мм рт.ст.; d - влагосодержание, г/кг; dк1, dк2 - влагосодержания, соответствующие нулевой разности температур.

На фиг.1 пунктиром изображена линия зависимости разности температуры смеси и температуры насыщения от величины влагосодержания. Возможный диапазон изменения параметров смеси изображен на фиг.1 прямой линией tл(d), проведенной через точки с координатами, соответствующими исходным значениям температуры и влагосодержания смешиваемых потоков. Аналитическое выражение, характеризующее линию разности температур, будет иметь вид

Уравнение для определения значения влагосодержания dэ, соответствующего экстремальному значению разности температур (tл-tн) в диапазоне влагосодержаний (d2-d1) имеет вид

Решение уравнения (2) относительно d дает значение dэ, при котором линия разности температур имеет наибольший прогиб в рассматриваемом диапазоне значений влагосодержания (фиг.1). Если линия tл(d) пересекается с линией tн(d) или касается ее, то координаты точек пересечения определятся из уравнения (1) при условии (tл-tн)=0. При этом определится диапазон значений влагосодержания dк2-dк1, в котором возможна конденсация в процессе смешивания рассматриваемых потоков.

Подстановка значения dэ, определенного из уравнения (2), в уравнение (1) дает абсолютную величину и знак экстремальной разности температур (tл-tн) в рассматриваемом диапазоне параметров. Анализ знака и абсолютного значения экстремальной разности дает ответ о наличии или отсутствии условий конденсации.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где обозначено: 1, 2 - соответственно измерители температуры t1, t2 исходного состояния смешиваемых первого и второго потоков; 3, 4 - измерители влагосодержания d1, d2 соответствующих потоков; 5 - измеритель полного (барометрического) давления; 6 - блок обработки и задания исходных параметров; 7 - функциональный преобразователь разности температур; 8 - вычислительный блок; 9 - блок анализа знака разности температур; 10 - формирователь выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом. В блоке 6 осуществляется обработка входных сигналов t1, t2, d1, d2, B, полученных от измерителей 1-5, и преобразование их в сигналы, удобные для дальнейших вычислений. Блок 7 реализует уравнение разности температур с конкретными данными, полученными от блока 6. Вычислительный блок 8 определяет значения dэ, dк1, dк2, соответствующие исходным данным, и передает их в блок 9, который анализирует знак разности температур при конкретном значении влагосодержания dэ. Результат анализа с выхода блока 9 поступает на вход блока формирования выходного сигнала 10, на выходе которого формируется сигнал, удобный для использования в системе автоматизации либо для визуального восприятия.

Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении точности определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков и обеспечении возможности автоматизации процедуры определения условий конденсации, а также контроля и прогнозирования процесса выпадения конденсата из воздушной смеси.

Источники информации, принятые во внимание

1. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. - М. Высшая школа. 1971 г., стр.27, рис.10.

1. Способ определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков по известным исходным значениям температуры и влагосодержания смешиваемых потоков, отличающийся тем, что в диапазоне исходных значений влагосодержания определяют влагосодержание, соответствующее экстремальной разности температуры смеси и температуры, соответствующей насыщенному состоянию влажного воздуха при данном барометрическом давлении (температуры насыщения), определяемой по выражению tн=(156-236L)/(L-8,12), где L=lg [Bd/(622+d)], d - влагосодержание, г/кг, В - полное (барометрическое) давление, мм рт.ст., tн - температура насыщения, °С, определяют абсолютную величину и знак экстремальной разности температуры смеси и температуры насыщения для найденного значения влагосодержания, по знаку и величине экстремальной разности температур делают вывод об условиях конденсации, причем если экстремальная разность положительна и больше нуля, условия для конденсации отсутствуют, а если экстремальная разность равна нулю либо отрицательна, то конденсация возможна в диапазоне тех значений влагосодержания, при которых разность температур принимает нулевые или отрицательные значения.

2. Устройство для осуществления способа определения условий конденсации влаги при смешивании двух воздушных потоков, содержащее измерители температуры и влагосодержания смешиваемых потоков, измеритель барометрического давления, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком обработки и задания исходных параметров, функциональным преобразователем разности температур, вычислительным блоком, блоком анализа знака разности температур, формирователем сигнала выхода, выходы измерителей температуры, влагосодержания и барометрического давления соединены с входами блока обработки и задания исходных параметров, выход блока обработки и задания исходных параметров соединен с входом функционального преобразователя разности температур, выход функционального преобразователя соединен с входом вычислительного блока, выход вычислительного блока соединен с входом блока анализа знака разности температур, выход блока анализа знака разности температур соединен с входом формирователя сигнала выхода, выходом устройства является выход формирователя сигнала выхода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтепереработки применительно к регулированию тепловых режимов процессов висбкрекинга и замедленного коксования в трубчатых печах.

Изобретение относится к способу управления производством капролактама из бензола, проводимому в установке с одной технологической линией, включающей блоки гидрирования бензола водородом, окисления циклогексана кислородом, ректификации циклогексанона, оксимирования, перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам, нейтрализации аммиаком и смешения капролактама, соединенные между собой насосами, трубопроводами с датчиками и клапанами для корректировки расходов бензола, водорода, циклогексанона, гидроксиламинсульфата, олеума, датчиком показателя кислотности и рН-метром капролактама, которая дополнительно содержит вторую технологическую линию производства капролактама из фенола, включающую блоки гидрирования фенола водородом, дегидрирования циклогексанола с контуром циркуляции, включающим: насос - блок дегидрирования циклогексанола - блок ректификации циклогексанона - насос, блок ректификации циклогексанона, оксимирования гидроксиламинсульфатом, перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам и нейтрализации аммиаком, соединенные между собой насосами и трубопроводами с датчиками и клапанами расходов фенола, водорода, гидроксиламинсульфата, олеума, датчиками показателя кислотности и рН-метром капролактама, и содержит устройство соотношения бензол-фенол, связанное с блоками гидрирования бензола и фенола, окисления кислородом и дегидрирования; устройство распределения циклогексанона на блоки оксимирования, связанное с блоками ректификации и через емкость смешения циклогексанона с блоками оксимирования; устройство переключения кристаллического капролактама на жидкий капролактам, соединенное со смесителем капролактама и концентратором кристаллического капролактама и емкостью жидкого капролактама, при этом задают общую нагрузку по капролактаму, соотношение бензол-фенол, распределение циклогексанона на блоки оксимирования, отгрузку кристаллического и жидкого капролактама потребителю и корректируют соответственно расходы бензола, фенола, водорода, циклогексанона, гидроксиламинсульфата, олеума воздействием на соответствующие клапана.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля и управления уровнями физических факторов производственной среды. .

Изобретение относится к технике управления процессом получения хлористого калия галургическим методом на стадии охлаждения горячего щелока и кристаллизации из него целевого продукта.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса приготовления сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора.

Изобретение относится к технике управления процессами растворения сильвинитовых руд и может быть использовано в производстве хлористого калия методом растворения-кристаллизации.

Изобретение относится к способам автоматического контроля и управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением и может быть использовано в сахарной промышленности при кристаллизации сахара.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области контроля параметров условий труда, и может быть использовано для контроля и управления уровнями физических факторов производственной среды.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области контроля параметров условии труда, и может быть использовано для контроля и управления уровнями факторов производственной среды.

Изобретение относится к области долгосрочного хранения сельскохозяйственной продукции и может быть использовано в автоматизированных системах управления параметрами микроклимата в закрытых складских помещениях для увеличения точности расчета тепловлажностных характеристик в регулируемой воздушной среде с изменяющимися параметрами.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных величин (температуры, частоты генерации, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях, где используется автоматика.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах автоматического управления полетом летательных аппаратов. .

Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к реализации двухпозиционных регуляторов с адаптивными позициями в виде приставки, подключаемой к выходному каналу традиционного двухпозиционного регулятора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам, и может быть использовано на металлообрабатывающих и созданных на их базе станках. .

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для управления динамическими объектами в химической промышленности, теплотехнике, приборостроении, а также для генерации сигналов различной амплитуды.

Изобретение относится к пневматически регулируемым упорно-осевым газостатическим подшипникам скольжения и может быть использовано в турбинах. .

Изобретение относится к автоматизированным системам и может быть использовано, в частности, в автоматизированной системе управления приводом горизонтального вращения антенны корабельной РЛС.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к газостатическим опорам скольжения, и может быть использовано в устройствах с вращающимися валами, и особенно в турбоустановках общепромышленного назначения, в том числе в газовой промышленности, а также на авиационных газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области автоматики, в частности к управлению процессом, имеющим несколько механизмов управления с обратной связью. .

Изобретение относится к технике автоматического управления, в частности к технике формирования управляющих сигналов. .

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления технологическими процессами в химической промышленности, теплотехнике, а также для генерации сигналов различной частоты и амплитуды
Наверх