The program provides the possibility of using models with distributed or lumped parameters with respect to various real surfaces TPP and NPP - convective phase heat transfer, convectio[r]
(1)PHẦN MỀM TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT (GAP)
ThS Nguyễn Tiến Sáng1, GS TSKH Pikina G A2, Nguyễn Tiến Khang3 1Tổng công ty Phát điện 1, 2Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va, 3Viện Đo lường Việt Nam
Tóm tắt: Phần mềm viết ứng dụng C# mô tả đặc tính tĩnh động bề mặt truyền nhiệt nhà máy Nhiệt điện Phần mềm cung cấp khả sử dụng mơ hình tốn học với tham số phân phối tập trung để mơ hình thức truyền nhiệt chu trình nhiệt nhà máy — Tán xạ nhiệt, đối lưu nhiệt với mơi trường bên ngồi nằm đường bão hòa, xạ nhiệt Phần mềm sử dụng hiệu phục vụ công tác giảng dạy nghiên cứu học viên cao học môn Tự động hóa q trình nhiệt, Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va Phần mềm giúp nhà nghiên cứu lập mơ hình mơ đối tượng cần điểu khiển chu trình nhiệt, từđó xây dựng tham sốđiều khiển tối ưu, giúp tối ưu hóa tổ máy, đảm bảo nguồn điện ổn định
Từ khoá:Phần mềm, C#, model, bề mặt truyền nhiệt, mơ hình tốn học, phân phối, tập trung, đặc tính tĩnh, đặc tính động, tán xạ, đối lưu, xạ
Abstract: The description of Visual C#-program of the calculation of static and dynamic characteristics of heat transfer surfaces The program provides the possibility of using models with distributed or lumped parameters with respect to various real surfaces TPP and NPP - convective phase heat transfer, convection with external coolant on the saturation line and radiation The program is focused on the performance of laboratory and course work of the educational process, but can be used by engineers and researchers
Keywords: Visual C# program, surface heat transfer, mathematical models, distributed and lumped parameters, static and dynamic characteristics, scattering, convective, radiation
I GIỚI THIỆU
(2)Các giả định thừa nhận lỗi model đối tượng phát sinh phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể điều kiện làm việc thực tế công nghiệp Với mục tiêu nhận dạng mô hình đối tượng cần điều khiển nhanh chóng đơn giản, có độ xác đạt u cầu, nhà phát triển thực phân tích so sánh mơ hình khác Quy trình so sánh thực cách dễ dàng tự động qua model tính tốn mơ đặc tính truyền nhiệt
Từ nhu cầu cấp thiết đây, phần mềm ứng dụng Visual C# đặc tính tĩnh động bề mặt truyền nhiệt nhà máy nhiệt điện xây dựng thành công Ứng dụng C# cung cấp khả kết nối trực tiếp với bộđiều khiển PLC, kết quan trọng bước đầu quy trình xây dựng tham sốđiều khiển tối ưu tổ máy nhiệt điện
II MÔ TẢ PHẦN MỀM C# - GAP
Mục đích phần mềm tính tốn đặc tính bề mặt truyền nhiệt hỗ trợ cho phịng thí nghiệm giáo trình mơn học “Mơ hình hóa đối tượng điều khiển nhiệt” mơn Tựđộng hóa q trình nhiệt (АСУТП), Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va [5]
Cơ sở liệu nguồn phần mềm gồm 40 biến thể (phương án) giá trị thông số công nghệ, xây dựng lị loại cận tới hạn có bình sinh (BKZ-320) lò siêu tới hạn (TGMP-314) Đồng thời phần mềm cho phép tính tốn dựa liệu nhập từ bên người dùng Dữ liệu lưu tựđộng q trình tính tốn đặc tính Các liệu nguồn sẽđược khởi tạo lại lần khởi động phục vụ để biểu diễn cách đa dạng khác bề mặt truyền nhiệt
Dưới tính thực chương trình:
1 Tính tốn trao đổi nhiệt dạng: truyền nhiệt tán xạ thuận dòng chảy (hoặc ngược dòng); truyền nhiệt đối lưu mơi trường bên ngồi nằm đường bão hồ; xạ nhiệt
2 Tính tốn đặc tính tĩnh sử dụng mơ hình phi tuyến tính với tham số vật lý phần tán ứng với hai chất trao đổi nhiệt tường đường ống truyền nhiệt trao đổi nhiệt tán xạ, (Distributed parameter DP-DP-DP) mơ hình tham số phân tán chất trao đổi nhiệt tường ống dạng tập trung (Concentrated parameter DP-CP-DP) [1]
Ở bước q trình tính tốn, phân bổ nhiệt độ dọc theo chiều dài ống dẫn nhiệt môi trường làm thay đổi tính chất động lực học chất trao đổi nhiệt bên trong, dẫn tới thay đổi đại lượng nhiệt dung riêng khối lượng nước theo tọa độđường ống
(3)động (tần số phức tạp) trình truyền nhiệt tất kênh đầu vào đầu Trong trường hợp này, mơ hình tuyến tính áp dụng tương ứng chất dẫn
nhiệt ngoài ống – thành ống – ống – CP-CP-CP; CP-CP-DP;
DP-CP-DP mơ hình xếp chồng nhiều ống MCP (Multi point model) [1]
4 Kết mơ q trình bề mặt truyền nhiệt đưa cửa sổ phần mềm trực tiếp lên hình máy tính
5 Ghi lại kết mô dạng tệp ảnh theo địa người dùng chọn
Biểu diễn liệu điều khiển phần mềm
Thông thường, chạy chương trình kiểm sốt cơng việc ứng dụng thực chuột vi tính ứng dụng phổ biến Tuy nhiên, tải kiểm sốt chương trình có thểđược thực mà khơng sử dụng chuột cách nhấn phím thích hợp bàn phím Khi người dùng nhấp vào nút chuột phải xuất hình bảng dẫn phím tắt tương ứng với chức
Trong cửa sổ "CHỌN CHẾ ĐỘ", thể Hình 1, tính cài đặt sau:
Đăng ký người dùng;
Lựa chọn loại nhà máy điện (nhà máy nhiệt điện TPP nhà máy điện hạt nhân NPP);
Lựa chọn bề mặt truyền nhiệt tính tốn;
Lựa chọn kiểu tính tốn (các đặc tính tần số tĩnh động bề mặt);
Chọn loại mô hình (với thơng số DP - phân tán CP - tập trung)
Các nút điều khiển đặt phía cửa sổ
(4)Sau chọn phương án mô nhấn nút "Next" cửa sổ liệu xuất cho phương án bề mặt truyền nhiệt chọn Hình
Các giá trị khối lượng riêng2và nhiệt dung riêngcp2của dòng nước bên
các ống thiết lập tương đối (màu đỏ), chúng phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, thay đổi dòng chảy sẽđược xác hóa sau phần tính đặc tính tĩnh
Hình 2: Cửa sổ “Your Data”
Tại sổ này, người dùng thay thông số người dùng cho phù hợp với thực tế, thay đơn vị tham số chèn vào; hệ thống tự chuyển đổi hệđơn vị SI
Tính tốn đặc tính tĩnh
Tại Hình (Preliminary calculations) thơng số tổng quan bề mặt truyền nhiệt tính tốn hiển thị Trong trường hợp bề mặt truyền nhiệt dạng nghịch, cần phải đưa giá trị gần thể tích V1 chiều dài dịng chảy ngồi
ốngL1 Ngồi ra, cần thiết lập nhiệt độ bắt đầu dịng chảy ngồi ống (đầu
1
out b
) cho sau q trình tính tốn, nhiệt độ kết thúc (đầu vào, 1
end in
)
dịng chảy ngồi ống với thiết lập ban đầu cửa sổ Hình
(5)Sau kết tính tốn tổng thể cửa sổ Hình 3, có đồ thị kết tính tốn đặc tính tĩnh bề mặt truyền nhiệt sau đây: phân bố nhiệt độ dọc theo ống cho dòng chảy bên trong, dòng chảy bên ngoài, bề mặt bên bên tường (Hình 4); phân bố nhiệt dung riêng khối lượng riêng dòng chảy bên
Hình 4: Phân bố nhiệt độ bề mặt ống dịng chảy bên trong, ngồi ống theo mơ hình DP
Trên Hình 4, nút “Model”, bạn thay đổi kiểu tường nhiệt truyền từ mơ hình phân tán sang mơ hình tập trung ngược lại Và ô giá trị "Current position", bạn xác định tọa độ điểm đồ thị cách di chuyển mũi tên chuột đó, cách người dùng dễ dàng xác định giá trị nhiệt độ điểm dọc theo chiều dài ống truyền nhiệt
Khi tính tốn mơ đặc tính tĩnh, phần mềm bước đưa phân bổ khối lượng riêng nhiệt dung riêng dòng chảy ống theo trục chiều dài ống Những kết cho phép xác định khối lượng riêng nhiệt dung riêng dịng chảy ống dễ dàng, từđó tìm giá trị trung bình đại lượng cập nhật lên bảng Hình
Tính toán tần sốđáp ứng độ
Tại cửa sổ tiếp theo, Hình tham số truyền nhiệt tổng quát dòng chảy đưa Ở người dùng chọn dạng kênh cần mơ trao đổi nhiệt
Sau nhấn nút "Next", cửa sổ hiển thị mô đồ thị Nyquist (CFC) cho kênh chọn (Hình 6)
(6)nhấn lần nữa, tăng tần số nhiều nhấn “Zoom Out” đường Nyquist dạng ban đầu
Tại vùng tần số cao, phần mềm đưa kết hoàn phù hợp với lý thuyết, theo đường Nyquist theo kênh nhiệt độ cho dịng chảy bên có xu hướng vịng trịn với bán kính eSt2z đường Nyquist của kênh khác có thể một vịng tròn
ngay từ vùng tần số thấp
Hình 5: Channels to calculate
(7)Trong trường "Organization coordinate z", mơ hình phân tán, bạn nhập giá trị tương ứng tọa độ dọc chiều dài ống, đường Nyquist cập nhật ấn nút tính tốn "Update" Đối với giá trị khác độ dài phối hợp z, thay đổi dạng model mô khác, phần mềm cho phép biểu diễn tập hợp họ đường Nyquist giúp so sánh chúng với Với nút "Clear" tất tính tốn trước bị xóa cịn lại kết tính tốn chọn
Ẩn bên trượt "Models", bạn thực chuyển đổi mơ hình DP-CP-DP; CP-CP-CP, CP-CP-DP, MCP-n
Phần mềm có điểm bắt đầu hình hiển thị, đánh dấu "Current position", thiết lập phản ánh giá trị điểm chuột, giúp người dùng đánh giá đồ thị Nyquist
Kết cuối quy trình mơ đối tượng điều khiển, người dùng chuyển sang trang bên cạnh - mở cửa sổ với đặc tính đáp ứng q độ theo thời gian tính tốn kênh mơ hình chọn, thể hình
Hình 7: Cửa sổ “Dynamic peformance” Đường độ
Ởđây, khả thiết lập tham số hiển thị, có khả thiết lập thơng số công thức đảo ngược Furie - biến đổi - end tần số (giới hạn hội nhập) sốđiểm tính tốn, giúp đánh giá phân tích tham số đối tượng cần điều khiển