Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Моделювання системи опалення блочних теплиць




Нестерук Антон

Варіант 17

Лабораторна робота №5

Моделювання системи опалення блочних теплиць

 

5.1. Теоретичні відомості

Вирощування рослин в закритому ґрунті вимагає використання систем підігріву повітря і ґрунту для створення комфортних умов вирощування рослин. Обігрівання приміщення теплиць виконується парою, пароводяною сумішшю або гарячою водою. Як показала практика збільшення температури води на 30 – 35 оС приводить до зменшення кількість опалювальних труб-радіаторів, які встановлюються в теплиці, у два рази. Обігрівальні труби прокладаються в ґрунтових теплицях у ґрунті, в стелажних теплицях під стелажами, а також вздовж стін і під скляним дахом.

При створенні математичної моделі опалення теплиці будемо вважати, що вона є об’єктом із зосередженими параметрами. Температура повітря в теплиці tр однакова для всього об’єму теплиці, а температура води у опалювальних трубах tv має середньоарифметичне значення між вхідною температурою гарячої води tg і температурою води на виході з теплиці tу.

Складемо статичну модель технологічного об’єкту по каналу температури. Для цього представимо об’єкт у вигляді двох ланок, які акумулюють енергію – це ланка води, що гріє, і ланка повітря теплиці, яке ми підігріваємо, див. рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема потоків тепла в теплиці

 

В статичному режимі значення тепла, що знаходиться у воді, Qv і тепла, що знаходиться у повітрі теплиці, Qр лишається незмінним і тому ми маємо два рівняння теплових балансів , для води:

,

і для повітря теплиці: , (5.1)

де Qg - тепло введене з водою, Qy - тепло виведене з водою, Qn - тепло, що перейшло до повітря, Qz - тепло втрачене в навколишній простір. Значення кількості тепла, що поступило в систему опалення теплиці за секунду і вийшло з нею залежить від теплоємності води Сv, продуктивності насоса Gn, густини води rv і відповідної температури води, а значення кількості тепла, що знаходиться в системі опалення ще й від об’єму води в системі Vv. Відповідно до цього:

,

, (5.2.)

Кількість тепла, яка знаходиться в теплиці залежить від теплоємності повітря Сp, густини повітря rv, відповідної температури повітря tp і об’єму теплиці Vр:

(5.3)

 

Тепло, яке передається від води через стінку труби до повітря і від повітря через скло теплиці до навколишнього повітря рахуємо по закону Фур’є:

,

, (5.4)

де k1, k2 – коефіцієнти теплопередачі через стінку труби системи опалення і через скло поверхні теплиці; Ft, Fc – поверхня труби системи опалення і засклена поверхня теплиці. Коефіцієнти теплопередачі рахуються по відомій формулі:



(5.5)

де avt, atp, apc, acz – коефіцієнти тепловіддачі відповідно від води до стінки труби, від стінки труби до повітря теплиці, від повітря теплиці до скла стінки теплиці, від скла до зовнішнього повітря; lt, lc – коефіцієнти теплопровідності відповідно сталі труби і скла стінки; dt, dc – товщина стінки труби і скла.

Від статичної моделі перейдемо до динамічної. Враховуючи рівняння статики і вище приведені рівняння отримаємо систему диференційних рівнянь зміни кількості тепла в часі у воді і повітрі теплиці. З урахуванням параметрів, які ми вважаємо незмінними, як то: об’єми середовищ, густину, і теплоємність повітря і води похідні будуть знаходитись по температурі (середній) води tv і температурі повітря tр теплиці:

,

. (5.6)

Вважаючи, що tv = (tg + ty)/2, з наведеного рівняння знайдемо значення температури охолодженої в теплиці води і підставимо в рівняння (5.6). Після спрощення приведемо рівняння (5.6) до виду Коші:

,

. (5.7)

Наведена система рівнянь може бути використана для моделювання в пакеті Simulink. При створенні схеми моделі за допомогою блоків Simulink слід врахувати час запізнення об’єкту регулювання по каналу температури. Цей час залежить від швидкості циркуляції води, довжини підігрівальних труб, місця встановлення датчика температури. Вважають, що температура повітря починає змінюватись в приміщенні, коли труби наповнені на чверть водою. Тому час запізнення можна порахувати за формулою:

(5.8)


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.014 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал