BOSHQARISH VA NAZORAT QILISH SISTEMALARI UCHUN ISSIQLIK O‘ZGARTIRGICHLARNI TADQIQ QILISH Текст научной статьи по специальности «Физика»

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

BOSHQARISH VA NAZORAT QILISH SISTEMALARI UCHUN ISSIQLIK O'ZGARTIRGICHLARNI TADQIQ QILISH

Rayimjonova O.S., Nurdinova R.A.

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot

texnologiyalari universiteti Farg'ona filiali

Annotasiya. Ushbu maqolada texnogen ob'ektlarning parametrlarini kuzatish uchun datchiklarning ish prinsiplari tahlil qilingan. Nazorat va nazorat tizimlarida gaz tezligini o'lchash uchun datchiklarni yaratish bo'yicha tajriba natijalari keltirilgan. Termoanemetrik tipdagi issiqliq o'zgartirgichlarining afzalliklari aniqlangan.

IKalit so'zlar: texnogen ob'ektlar, termoelementlar, issiqlik elementlari, issiqlik oqimi, issiqlik almashinuvchilari.

Kirish

Rivojlangan davlatlarda, jumladan Respublikamizda fan va texnikaning eng so'ngi yutuqlarini xalq xo'jaligi, sanoat va ishlab chiqarish sohalariga tadbiq etilishi, ilmiy tadqiqotchi-olimlarga bu tadbiqlar natijasida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan tasodifiy, kutilmagan holatlarni oldini olish chora tadbirlarini ishlab chiqish va yaratish vazifalarini yuklaydi.

Issiqlik va shamol energetikasi, baland binolar qurilishi, metallurgiya, neft-gaz majmualarini barpo qilinishi, ularning hech qanday talofatsiz ishlashi uchun tashqi muhit parametrlarini monitoring qilishga alohida e'tibor qaratishni talab qiladi. Bu esa, nazorat qilinayotgan texnik ob'ektlarning xossalari, turli texnologik parametrlari haqida aniq ma'lumotlarni olish, shuningdek murakkab iqlimiy va agressiv sharoitlarda ishlaydigan texnik agregatlarning holatlarini nazorat qilish va boshqarish sistemalarini ishlab chiqish bo'yicha ilmiy-tadqiqot ishlarini olib borishni taqozo qiladi.

Boshqarish va nazorat qilish sistemalarida gaz oqimlari parametrlarining o'zgartirgichlarini takomillashtirish uchun uning funksional imkoniyatlari, ishlash ishonchliligi, yuqori aniqligi, tezkorligini oshirish kabi metrologik ta'minot muammolarini zamonaviy talablar darajasida tadqiq qilish qo'yilgan masalalarning yechimlaridan biri hisoblanadi.

152

Tahlil

Gazlar oqimining tezligi va yo'nalishini nazorat qilishga mo'ljallangan gibrid o'zgartirgichning umumlashtirilgan funksional sxemasini 1- rasmda keltirilgan.

1-rasm. Gazlar oqimining tezligi va yo'nalishini nazorat qilishga mo'ljallangan gibrid o'zgartirgichining umumlashtirilgan funksional sxemasi: V - gaz oqimining tezligi, m/s; - oqim yo'nalishining burilish burchagi; QE -qizdirish elementi; NM - nurlanish manbai; IE - issiqlik elementi; ISE - issiqlikka sezgir element; OE1, OE2 -optik ekranlar; - manba kuchlanishlari; O'S1, O'S2, O'S3- o'lchash sxemalari; FQ1, FQ2 -fotoqarshiliklar; ARO'1, ARO'2, ARO'3 - analog-raqamli o'zgartirgichlar; MP - mikroprosessor

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

Yuqorida ko'rsatilganidek [1], gazning ochiq oqimi uchun gibrid o'zgartirgichning konstruksiyasida gorizontal shamolning tezligini o'lchash va haroratini aniqlash uchun issiqlik o'zgartirgichi mavjud bo'lib [2], u yarim o'tkazgichli termoqarshilik va qizdirish elementi joylashtirilgan korpusning sirtiga vertikal o'rnatilgan mis quvur ko'rinishida tayyorlangan.

Tezlik datchigining matematik modelini olish maqsadida termoqarshilik va qizdirish elementli tezlik datchiklarining [3] fizik modellari 2- rasmda keltirilgan uchta a, b, v modellarga mos keladi.

2-rasm. Shamol (gaz oqimi) tezligi datchiklarining fizik modellari:

1-issiqlik o'tkazgich; 2-mujassamlashgan qizdirish elementi; 3-issiqlik o'tkazgichning cheklangan sohasida taqsimlangan qizdirish elementi; 4-issiqlik o'tkazgichning butun uzunligi bo'yicha taqsimlangan qizdiruvchi element

Ham tezlikni ham havo oqimining harorati T ni o'lchash uchun yetarlicha keng ishlatiladigan, 2-rasmda tasvirlangan variantlar uchun matematik modellarni qurish uslubini ko'rib chiqamiz. Bunda mujassamlashgan termoelektrik elementlar va taqsimlangan issiqlikka sezgir elementlar 2-

rasmda rasmda ko'rsatilganidek ishlatilishi mumkin.

3 - rasm. Mujassamlashgan issiqlik elementlari va taqsimlangan issiqlikka sezgir elementlarni termoelektrik termometr va yarim o'tkazgichli qarshilik termometri ko'rinishida joylashish sxemasi

Tezlikning issiqlik datchiklarini matematik modellarini yaratish masalalarini yechishda, ularning issiqlik tizimlariga to'rt qutbli sifatida qarash maqsadga muvofiq bo'lib, bunda kirish va chiqish kattaliklari sifatida harorat T va issiqlik oqimi F olinadi [4, 5, 6, 7].

2,a-rasmdagi isssiqlik tizimi uchun matematik modelni yozishning qulay shakli, haroratlar va issiqlik oqimi ni uning boshlanishida (x=0), harorat va issiqlik oqimi ni (va ularning tasvirlarini) issiqlik o'tkazgich 1 uchun ( ) yozishga asos bo'ladi [9]:

T1(0, p) = AT2(l, p) + ВФ2(1, p);

Ф1(0, p) = CT2(l, p) + ВФ2(1, p), (1)

bu yerda A, B, C, D - issiqlik to'rt qutblisining matrisali shakldagi parametrlari bo'lib, bu tenglamalar quyidagi ko'rinishni egallaydi:

T1(0, p) A B T2(l, p)

ФК0, p) C D Ф2(1, p)

(2)

T Ф

Harorat 1(xp) va issiqlik oqimi 1(xp) ni

aniqlash uchun bu tenglamalarni quyidagi ko'rinishga

o'zgartiramiz:

T( x, p) Ax, p) B(x, p) T1(0, p)

Ф, , ( x, p) C(x, p) D(x, p) Фт p)

(3)

(2.1) ifodadan foydalanib, issiqlik to'rt qutblisining parametrlarini quyidagi ifodalardan aniqlashimiz mumkin:

A( x, p ) = ch[r( p), x]

B(x,p) =-z(p)sh[y(p\ x] 1

(4)

C

(x, p)

sKripX x]

z(p)

D(x,p) = ch[r(p), x]

(4), (5), (6) va (7) ifodalardagi

(5)

(6)

(7)

r(p) va z(p)

lar quyidagi formulalar bo'yicha aniqlanadi:

r(p) = л1r (cp + g)

z( p) =

(cp + g)

(8) (9)

153

r

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

bu yerda g = amd 1-issiqlik o'tkazgichining uzunlik birligiga to'g'rilanuvchi solishtirma issiqlik o'tkazuvchanligi; -a issiqlik o'tkazgich 1 dan issiqlikni

ajralish koeffitsienti; T = 3,14 ; d - issiqlik o'tkazgichi

1

r = ■

1 ning diametri; issiqlik o'tkazgich 1 ning

uzunlik birligiga to'g'ri keluvchi solishtirma issiqlik

qarshiligi; ^ issiqlik o'tkazgich 1 materialining

S =

red

issiqlik o'tkazuvchanligi; 4 issiqlik o'tkazgichi

1 ning kesim yuzasi; C pCpF issiqlik o'tkazgich 1 ning uzunlik birligiga mos keluvchi solishtirma issiqlik

sig'imi;

P -C„

issiqlik o'tkazgich 1 materialining

zichligi; p - issiqlik o'tkazgichi 1 materialining solishtirma issiqlik sig'imi; p - Laplas operatori.

Soddalashtirish maqsadida r, c va g

parametrlarni bir tekis taqsimlangan, ya'ni g = const, r = const va c =const deb olamiz va bunda (3) matritsalar tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:

T( x, P)

(x, P)

cMKP) x]

—sh[r( P) x] z (P)

(10)

- z {p) sh[y{p) x] cHLy{p) x]

(10) tenglamadan quyidagini topamiz:

T(x, P) = T1(x, P)chtKP) x] -Ф1(0, P)z(P) shir(P) X]

1(0, py

Ф

T

( x, p )

= - sh[r(p) x] + Фко, p fh[r(p) x].

z(p) (11)

Qaralayotgan issiqlik zanjiri uchun: T1(0, p ) = z ( р)Ф

1(0, p )

(12)

va issiqlik to'lqinining so'nishi yuqori, u holda issiqlik zanjirining z(p) issiqlik qarshiligi quyidagiga tenglashtiriladi:

z(P) = ZKup (P) =

V

(cP + g)

(13)

U holda, ( xp) haroratni aniqlash uchun (11, 12, 13) dan foydalanib quyidagi ko'rinishdagi ifodani hosil qilamiz:

T ( x,p) =Ф1(0,р) z( P) {ch[r( P) x] - sh[r( P) x]} = Ф1(0,p) z( p) ^r( p) x . (14)

im

T°C

Й' 1 J / /

/ ß=5

0.25 0.75

L, m

4 - rasm. Issiqlik o'tkazgich uzunligi bo'ylab harorat T(x)ni taqsimlanish grafiklari

_^

3-rasmda d = 4 '10 m diametrli mis quvurdan

Wsiclik o'tkazgichi uzunligi bo'ylab harorat T(x) ni 1ta,qsmlanish grafiklari keltirilgan.

T(x) = T(x)/T(0) nisbiy qiymatlar, x = xIxm

koordinatalarni kiritish bilan ß = %M belgilaymiz, va

T(x) = exp (-ß x ) tenglamani olamiz.

Tezlikning issiqlik datchigini statsionar ishlash rejimi uchun ifoda quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:

Ф

T ( x) = &(0) ze = ф1(0)

g

yoki

T ( x ) = exp (-ß x )

2,b-rasmdagi variant uchun issiqlik o'tkazgichi ikkita soha: taqsimlangan qizdirish elementi 3 ga ega soha va issiqlik o'tkazgich 1 (qizdirish elementisiz) dan tashkil topadi. (10) tenglama asosida 3-soha bo'yicha quyidagi tenglamani yozish mumkin:

T1 ( x) = T1 (0)chrx + q (1 - chrx) = g

T1(0) -

g.

chrx +

q

x

154

r

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

c c c

V1 = 1,0 -, V2 = 0,1 -, V3 = 0,4 -. м м м

Soha uchun tenglama quyidagi ko'rinishga ega

bo'ladi:

T2(x) = T2(l )chr2 x + Z2Ф 2(l2) chr2 x = T2(lx)e~r( p ) x

Issiqlik o'tkazgich 1 ning butun sohasi bo'yicha

taqsimlangan harorat T (x) ning taqsimlanish tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:

T ( x) = T (0) chpc-Ф(0) zchpc + q (chpx)! g

4-rasmda turli ß qiymatlarda T^ ning o'zgarishini egrichiziqlari keltirilgan.

x- 10 M

15

10

ß=5 / /ß=T>

ß=l

10

20

30

T. °c

5-rasm. Turli taqsimlanish grafiklari

ß qiymatlarda T(x) ning

Yuqorida ko'rsatilganidek, issiqlik o'tkazgichlarda issiqlikka sezgir elementlar o'rnatiladi, ular oqimning ham tezligi, ham harorati haqidagi ma'lumotlarni olishga imkon beradi.

Tajriba

Issiqlik o'zgartirgichlarning konstruksiyalarini ishlab chiqishda dastlabki ma'lumotlarni olish va matematik modellarni real tavsiflarga mos kelishini o'rnatish uchun ularning konstruksiyalarini tajribaviy tadqiq qilish amalga oshirilgan.

Tajribaviy tadqiqotlar MMT-1 turdagi yarim o'tkazgichli silindrik termoqarshiliklarning elektr

qarshiliklarini havo oqimining turli v tezliklariga bog'liqliklarini tadqiq qilishdan iborat bo'lib, bunda ma'lumotlarga termoqarshiliklar haroratlarining o'rtacha qiymatlari T0.r ni havo oqimi tezliklari v ga bog'liqliklari ko'rinishida ishlov berish va ularni matematik modellar asosidagi haroratlarni hisoblangan qiymatlari bilan taqqoslash amalga oshiriladi.

O'zgartirgichlarning namunalarini tajrabiviy tadqiq qilish sxemasi 6- rasmda keltirilgan qurilmada o'tkazildi.

3

6-rasm. Termoanemometrik turdagi issiqlik o'zgartirgichlarini tadqiq qilish uchun tajriba qurilmasining sxemasi: 1-termoanemometrik turdagi issiqlik o'zgartirgich; 2-RS-ZA turdagi rotametr; 3-GSB 400 gaz hisoblagichi; 4-sarfni qo'zg'atkich (nasos)

7-rasmda ikkita MMT-1 turdagi yarim o'tkazgichli qarshilikli ( dT = 2 '10

-3

lT =12 '10 3 m uzunlikdagi), d = 8 '10 3 m diametrli shisha quvur asosidagi termoanemometrik o'zgartirgichning tajribaviy konstruksiyasi keltirilgan.

m diametrli va

-3

7-rasm. Havo oqimining parametrlarini issiqlik o'zgartirgichining tajribaviy konstruksiyasi: 1-shisha quvur; 2-qizdirgichsiz elementli MMT-1 turdagi yarim

o'tkazgichli termoqarshilik

( яиэ = 55,6

Om,

Rt1 = 21,8 kOm,

Rt1 = 22,1 kOm, T = 20 °C da); 3-

155

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

qizdrgichli yarim o'tkazgichli termoqarshilik, 4-manganin simli qizdirish elementi

Hisoblash va tajribaviy tadqiqotlar natijalari 8-rasmda keltirilgan: 1-grafik termoqarshilik 2 ning

R

qarshiligi T ni tezlik V ga bog'liqligiga mos keladi.

R

Bu tavsif qizdirish elementisiz T uchun olingan. 2, 3

va 4 - grafiklar qizdirish elementi 4 li termoqarshilik 3

R

T ni havo oqimi tezligi Vga qizdirish 2-1КЭ = 0,045 A.

ning qarshiligi

elementi orqali oqib o'tadigan mos 3 -1 = 0,07 A.

; 4 !кэ = 0,1 A toklardagi bog'liqliklariga mos keladi.

Hisoblash va tajriba ma'lumotlari (chiziqlar hisoblash ma'lumotlarini, nuqtalar esa tajriba ma'lumotlarini bildiradi) ularning yaxshi mos kelishini ko'rsatmoqda, bu- matematik modellarni tuzish uslubi va hisoblash uslubining to'g'riligini tasdiqlaydi.

Rr

8 - rasmda 1КЭ 0,07 A

tokda

T 2 termoqarshilik

uchun o'rtacha harorat ni o'zaro farqlarini grafiklari keltirilgan.

T ( x) va havo oqimi harorati T()

Rtz kOM

Rn

20

15

10

H •-■

2

r" 3 '

T'

0 2 4 6 V. м/с.

8-rasm. Tajribaviy konstruksiyadagi (7-rasm) 2 va 3 termo-qarshiliklarni havo oqimining tezligi V ga bog'liqlik grafiklari

1, 2 - qizdirish elementisiz olingan tajriba grafiklari; 3, 4 - qizdirish elementi bo'yicha olingan tajriba grafiklari.

rt = fv (7-rasm) va AT = T (x) - T0 (9-rasm) bog'liqliklarni hisoblashda, shunday holat hisobga olindi-ki, bunday QE li yarim o'tkazgichli temoqarshiliklar konstruksiyalarida QE dan ajraladigan issiqlik temoqarshilik orqali to'liq qabul qilinishi mumkin emas va issiqlikning bir qismi yo'qotiladi (QE bilan issiqlik kontakti ideal emas, nurlanish bilan va bog'lash simlari bo'yicha issiqlik yo'qotilishi).

V, м/с

9 - rasm. Haroratlar farqi AT ni havo oqimining tezligi Vga bog'liqliq grafigi.1-hisoblash ma'lumotlari (chiziqlar); 2 - tajriba ma'lumotlari (nuqtalar)

К

Xulosa

Shuning uchun ishda amalga oshirilganidek,

ТС issiqlik aloqasi koeffitsientini kiritdik, uning qiymatini QE li va QE siz termoqarshilikni qizish

darajasini taqqoslash yo'li bilan hisoblash va tajriba

К

ma'lumotlari asosida aniqladik [4] ishda, ТС ni

qiymati 0,5 - 0,97 oraliqda o'zgarishi ko'rsatilgan.

К К

Bizning tadqiqotlarimizda ТС = 0,49 bo'ldi va ТС

asosida issiqlik yo'qotishlarni hisobga olib, hisoblash va tajriba ma'lumotlarini yaxshi mos kelishini (farq 810 % dan oshmaydi) aniqlashga imkon tug'ildi.

AT = T(x) - tT0, °C

Tajribaviy va nazariy tadqiqotlar natijalarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, eng kichik sezgirlik QE siz termoanemometrik turdagi issiqlik o'zgartirgichlar (TTIO')da o'z o'rniga ega bo'lib bunda TTIO'larning sezgirligini oshirish uchun ko'prikli o'lchash sxemasidagi termoqarshilik orqali oqib o'tadigan tokni

156

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 2 | 2024-yil

"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 2 | 2024 year

Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 2 | 2024 год

oshirish zarur,lekin bu amal TTIO'ning ishonchliligini pasayishiga olib keladi. IE li TTIO' eng yaxshi tavsifga ega va shuning uchun ular keyingi tadqiqotlar va ishlanmalar uchun tanlanadi.

Adabiyotlar:

1. Гречишников В.М., Конюхов Н.Е. Оптоелектронные сифровые датчики перемещений со встроенными волоконно - оптическими линиями связи. Москва: Энергоатомиздат, 1992. 152 с. (На русском).

2. Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г., Раимджанова О.С. и Др. Устройство для измерения скорости и направления горизонталного ветра. Патент Республики Узбекистан, № ИАП 04754 от 21.02.2013. (На русском).

3. Айзенберг Ю.Б., Буксман Г.Б., Коробко А.А., Пятигорский В.М. Полые протяжённые световоды на современном этапе. Светотехника, 2003, №3, с.14-23. (На русском).

4. Касимахунова А.М., Наджманбаев Р., Мамадалиева Л.К., Нурдинова Р.А., Олимов Ш.А. Исследования некоторых явлений в АФН-структурах с изовалентными примесями для разработки приборов и устройств для неразрушающего контроля и измерений // Расчеты. нанотехнологии, 2018. № 2, с. 72-75. (На русском).

5. В.Л. Козлов Оптоелектронные датчики, Минк, БГУ, 2005, стр.116.

6. Yang, J. Seidel, S.J. Byrnes, P. Schafer, C.H. Yang, M.D. Rossell, P.Y., Y.-H. Chu,5 Over-gap voltaGES of ferroelectric photovoltaic devices, Articles published online: January 10, 2010 | doi: 10.1038/nnano.2009, R.451

7. Рахимов Н.Р. Способ получения фотогенераторов, патент Республики Узбекистан № ИАР 02610, 2005г. (На русском).

157