2. CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT MÔ HÌNH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động thiết bị điều khiển nhiệt độ RYC-TAG
2.1.1. Cấu tạo
RYC-TAG là mô–đun ứng dụng điều khiển PID đƣợc thiết kế bởi EDIBON. Nó cho phép nghiên cứu về kiểm soát nhiệt độ trong bể chứa nƣớc. Mô–đun gồm hai thành phần: hệ thống bể chứa và hộp giao diện điều khiển.
Hình 2.1 Mô–đun RYC-TAG [12, pp.2]
Hệ thống bể chứa gồm các cảm biến và bộ truyền động nhƣ cảm biến nhiệt, đồng hồ đo lƣu lƣợng, bơm nƣớc…
Hộp giao diện điều khiển chứa các thành phần cần thiết nhƣ nguồn cấp, chuyển đổi tín hiệu…
Trong phạm vi thực nghiệm của nghiên cứu, chất lỏng đƣợc sử dụng là nƣớc.
Hệ thống bể chứa gồm:
- Cảm biến nhiệt độ nƣớc nóng (ST-1): đo nhiệt độ nƣớc nóng đầu vào bộ trao đổi nhiệt.
- Cảm biến nhiệt độ nƣớc lạnh (ST-2): đo nhiệt độ nƣớc trong lối thoát nƣớc lạnh. Nó đƣợc sử dụng bởi bộ điều khiển điều chỉnh nhiệt độ nƣớc lạnh.
- Van điện tử tỷ lệ: đƣợc điều khiển bởi bộ điều khiển nhiệt độ tại lối thoát nƣớc.
- Bể chứa: đƣợc sử dụng chứa nƣớc nóng.
- Bơm: dùng bơm nƣớc nóng từ bể chứa đến bộ trao đổi nhiệt. - Van tay: đảm bảo nguồn nƣớc luôn đƣợc luân chuyển.
- Van điều tiết: van nằm trong khu vực nƣớc lạnh để điều chỉnh lƣu lƣợng nƣớc phù hợp.
- Lƣu lƣợng kế: đo lƣu lƣợng nƣớc lạnh đầu vào bộ trao đổi nhiệt. Nó đƣợc sử dụng đảm bảo dòng nƣớc lạnh chính xác.
- Thành phần làm nóng: sử dụng để tăng nhiệt độ nƣớc trong bể chứa. Bể chứa là bể chứa nƣớc nóng.
- Máy bơm và hộp điều khiển: có hai điều khiển kích hoạt bơm và thành phần làm nóng.
Hình 2.2 Mô–đun kiểm soát nhiệt độ chất lỏng
Hộp giao diện điều khiển gồm:
- Khối cấp nguồn - Công tắc nguồn
- Nguồn cung cấp thành phần làm nóng - Ổ cắm AVP-1, ST-1, ST-2.
Hình 2.3 Cấu tạo hộp giao diện điều khiển
Thông số kỹ thuật:
- Bể chứa nƣớc lạnh đầu vào: khoảng 3 lít. - Bể chứa: khoảng 15 lít.
- Bể điều khiển nhiệt độ: khoảng 1.9 lít.
- Bộ chuyển đổi: bộ cảm biến chuyển đổi ON/OFF. - Bơm nƣớc: lƣu lƣợng nƣớc tối đa 8 lít/phút. - Điện áp điều khiển đầu vào: 0 đến 3V.
- Đồng hồ đo tƣơng tự: phạm vi 0 đến 2 lít /phút. - Cảm biến nhiệt độ: loại nhiệt kế J, đầu ra 0.1V/
- Van điện tử: điện áp đầu ra 0 đến 3V, độ mở van 0 đến 100%. - Bộ phận làm nóng: công suất 1500W, điện áp đầu vào +/-10V. - Kích thƣớc: 900x900x700 mm.
- Trọng lƣợng: 50kg.
- Điện áp 220V/110V AC, 50/60 Hz.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Thiết bị gồm hai phần: khối thiết bị chính và bộ trao đổi nhiệt.Bộ thiết bị trao đổi nhiệt của EDIBON cho phép nghiên cứu về sự trao đổi nhiệt giữa các dòng trong thiết bị.
Khối thiết bị chính thực hiện các nhiệm vụ sau: - Cung cấp nguồn nƣớc nóng.
- Đo các nhiệt độ dòng nƣớc nóng và lạnh. - Bơm nƣớc nóng.
Bộ trao đổi nhiệt: cho phép đo nhiệt độ nóng và lạnh tại các thời điểm khác nhau, tại đầu vào và đầu ra của bộ trao đổi nhiệt.
Hệ thống có hai dòng nƣớc nóng và lạnh đƣợc tạo bởi bơm nƣớc, hệ thống đƣờng ống và bể chứa nƣớc.
Các thành phần trên dòng nước nóng
Dòng nƣớc nóng chảy trong một sơ đồ kín. Một thành phần làm nóng đƣợc đặt ngập trong bể nƣớc đến một nhiệt độ nhất định (ST-1). Nƣớc nóng đi ra khỏi bể và đƣợc bơm đƣa tới bộ trao đổi nhiệt. Một lƣợng nƣớc sẽ đi vào bộ trao đổi nhiệt. Nƣớc đƣợc làm mát khi qua bộ trao đổi nhiệt và đi qua cảm biến lƣu lƣợng dòng nƣớc nóng. Sau đó nƣớc đƣợc hồi lƣu lại bể đun nƣớc nóng để bắt đầu chu trình mới. Hoạt động này diễn ra tuần tự và lặp lại tạo nên dòng nƣớc nóng đƣợc vận hành liên tục.
Các thành phần trên dòng nước lạnh
Nƣớc lạnh đƣợc đƣa vào từ bể chứa bên ngoài mô–đun, qua van điều chỉnh lƣu lƣợng. Sau đó nó đi qua cảm biến về nhiệt độ ST-2 và tiếp tục đi đến bộ trao đổi nhiệt, đƣợc nóng lên. Nƣớc sau khi qua bộ trao đổi nhiệt và đƣợc dẫn ra thoát ra khỏi hệ thống. Có một thiết bị đo lƣu lƣợng dòng chảy, một van tay để điều chỉnh dòng nƣớc.