Система охлаждения испаритель-терморегулирующий вентиль активного термостата экспериментальной системы, предназначенной для исследования свойств материалов и изделий

Демина Елена Григорьевна; Демина Юлия Александровна

Значения эмпирических коэффициентов

Вид модификатора Эмпи] эические коэффициенты

ре, кг/м3 а, кг/м3 b, кг/м3

Гидросиликаты меди 1165,2 -117,54 110,87

Гидросиликаты цинка -156,44 127,90

Таблица 3.

_Значения эмпирических коэффициентов

Вид модификатора Эмпи] эические коэффициенты

П0, % а, % b, %

Гидросиликаты меди 49,33 5,12 -4,82

Гидросиликаты цинка 6,83 -5,58

Анализ данных рис. 1 и 2 показывает, что изменение средней плотности и пористости гипсового камня не соответствует изменениям его прочностных характеристик. Указанное свидетельствует об участии в формировании прочности других факторов, в частности, физико-химических (изменение кристаллической структуры, прочности контакта и др.), и, вероятно, химических, а именно образовании продуктов взаимодействия между вводимыми модификаторами и гипсом.

Таким образом, показано, что модификаторы на основе гидросиликатов меди и цинка кроме биоцидного действия могут принимать участие в структурообразовании гипсовых камней и оказывать положительное влияние на прочность формируемого гипсового камня. При этом наибольшая прочность достигается при введении гидросиликатов меди и цинка, синтезированных при содержании осадителя v(Zn/Cu) : v(Si) = 0,8...0,9:1. Поэтому целесообразно продолжение исследований влияния гидросиликатов меди и цинка на структу-

рообразование, физико-механические и эксплуатационные свойства гипсового камня с применением высокоинформативных методов исследования структуры вещества.

Список литературы:

1. Гришина А.Н. Королев Е.В. Исследования химического состава силикатного модификатора, предназначенного для изготовления биоцидного композиционного вяжущего // Сборник научных трудов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2016. Т. 6.

2. Изотиазолиноновые биоциды, улучшенные ионами цинка : пат. 2436561 Рос. Федерация. № 2008145035/15 ; заявл. 25.0.007, опубл. 20.12.2011. Бюл. № 35. 19 с.

3. Соль цинка или меди (II) и ее применение в качестве биоцида : пат. 2564867 Рос. Федерация. № 2014134076/13 ; заявл. 19.08.2014, опубл. 10.10.2015. Бюл. № 28. 6 с.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПАРИТЕЛЬ-ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ АКТИВНОГО ТЕРМОСТАТА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ _МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИИ._

Демина Елена Григорьевна,

Канд. тех. наук, доцент кафедры «Прикладная математика и информатика», г. Орел

Демина Юлия Александровна Канд. тех. наук, доцент кафедры «Прикладная математика и информатика», г. Орел

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается моделирование терморегулирующего вентиля, управляющего подачу хладагента в испаритель канала системы охлаждения экспериментальной системы, предназначенной для исследования свойств материалов и изделий.

ABSTRACT

In article is considered modeling of the temperature-controlled gate operating supply of coolant in the evaporator of the channel of the cooling system of the experimental system intended for a research of properties of materials and products.

Ключевые слова:

Система охлаждения, испаритель-термовентиль, хладагент, холодопроизводительность, хладагрегат, испаритель.

Keywords:

Cooling system, evaporator thermogate, coolant, refrigerating capacity, хладагрегат, evaporator.

Математическому описанию устройств фор- большое количество работ, однако математическое мирования теплового воздействия посвящено описание устройств формирования теплового воз-

действия в этих работах сводится к статическим моделям. Несмотря на большое количество работ, практически отсутствуют исследования по изучению динамики системы охлаждения испаритель-термовентиль (ТРВ), входящей в теплообменник охлаждения в нестационарных условиях работы.

Группой ученых ведется работа над созданием экспериментальной системы, предназначенной для исследования свойств материалов и изделий. В качестве испытательной среды используется калибровочный жидкостной термостат, в который

помещаются образцы исследуемых биоматериалов. В жидкостном термостате объединены циркуляционные и напорные насосы в одном устройстве. В качестве системы охлаждения используется хладагрегат, который включает одноступенчатую парокомпрессионную машину (для получения сравнительно низких температур до -30 С°)

Принципиальная схема термостата и хлада-грегата представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки.

Для регулирования заполнения испарителей малой мощности применяют ТРВ с внутренним выравниванием, так как падение давления по длине испарителя незначительно. Выбор ТРВ связан с заданной холодопроизводительностью системы охлаждения.

Холодопроизводительность ТРВ определяется по формуле:

йрв = %0 ' Ма ■ С1) Расход жидкого хладагента через дроссельное отверстие ТРВ

определяется формулой:

Ы„

а

• /-л/2 'Ра •(Ра - Ро ) , (2) где ра - плотность жидкости перед отверстием; ра и ро - давление до и после отверстия; /площадь проходного сечения; а - коэффициент расхода.

В технической характеристике прибора указывают две точки: минимальный перегрев, который вызывает начало открывания клапана («закрытый» перегрев @ ); номинальный рабочий

перегрев © и соответствующее ему значение

Qном. Здесь ©„ = ^ - П где tn - температура патрона.

Производительность при номинальном режиме Рном составляет 50 - 90 % Qмах, которая соответствует полному открытию клапана.

В первом приближении статическую характеристику ТРВ можно считать линейной. Тогда по указанным двум точкам (©3^ = 0 и ©ном, Qном) можно получить основную статическую характеристику (при полностью ослабленной пружине).

Значение закрытого перегрева регулируется натяжением пружины и у разных моделей может лежать в пределах от 1^3°С до 5^10°С. При увеличении закрытого перегрева (и соответственно общего) статическая характеристика эквидистантно сдвигается вправо.

Для исследования динамики системы «испаритель - ТРВ» воспользуемся методом линейной модели [1], приняв некоторые дополнительные упрощения:

- сила трения в механизме перемещения мембраны мала;

- массой клапана можно также пренебречь;

- влиянием небольших изменений tа, ^ на значение расхода пренебрежем.

М 0 Мм обо 1...П рот оборот

Мтрв.н / / 7 Г / / / / / / / / / / / / / / / © / / / © „

©з0, ©0н, ©0м - «закрытый», номинальный и максимальный перегрев; А©-диапазон пропорциональности; Мтре.н, Мм - номинальная и максимальная подача ТРВ. Рисунок 2. Статическая характеристика ТРВ: В соответствии с выше сказанным, массовая подача хладагента через ТРВ

Мтрв =0' Кп • К р (ta, tQ )

~трв Кр (а, 10), (3)

где в = вп - вз - перегрев измерительного патрона относительно начала открывания клапана;

вп - перегрев патрона относительно температуры кипения хладагента;

вз - настраиваемый «закрытый» перегрев (смещение характеристики);

Кр (Га , ¿о )=л/2-Р'^а У(р'($а ЬР\*0 )) '

коэффициент режима работы;

коэффициент пропорциональности, вычисляемый для специфицированного режима работы.

Разложив значение подачи в окрестности некоторой рабочей точки в ряд Тейлора и ограничившись линейными членами, для изменения подачи АМ запишем:

АМ = Ко -Ао + Кп -Ап , (4)

d

dt

d

Яп

Температуру патрона и температуру пара на выходе из испарителя можно связать уравнением

dг

или

T • — 0 +0 =0 (5)

и.п т ^п ^п ^и.в ' (5)

dг

J' _ cn ' mn

где ти п = - постоянная времени

. «• Fn термопатрона, ©ив, ©п - величина перегрева пара на выходе из испарителя и термопатрона относительно некоторой установившейся температуры кипения too хладагента в испарителе.

Найденная температура патрона ТРВ и пара хладагента на выходе из испарителя позволит рассчитать оптимальный процесс работы системы охлаждения термостата.

Список литературы

1. Володин, Ю. Г. Конструирование систем терморегулирования подвижных радиоэлектронных комплексов. [Текст] / Ю.Г. Володин, Г. В. Милюков— М.: Советское радио, 1977.

2. Волохов, В. А. Системы охлаждения теп-лонагруженных радиоэлектронных приборов. [Текст] / В. А. Волохов, Э.Е. Хрычиков, В.И. Киселев— М.: Советское радио, 1975

3. Грабой, Л. П. Расчет времени выхода в режим и статической ошибки регулирования в системах термостабилизации тепловыделяющих объектов. — Вопросы радиоэлектроники. [Текст] / Л. П. Грабой, С. М.Горохов, Л.П. Ленская Сер. ТРТО* 1976, вып. 1.

4. Демина, Ю.А. Экспериментальная автоматизированная система контроля манометрических терморегуляторов. [Текст] / Ю.А. Демина, Е.Г. Демина, В.Ю. Преснецова, Т.Г.Денисова // Автоматизация процессов управления., Ульяновск: ФНПЦ ОАО "НПО "Марс", 2011., С. 92-98.

5. Демина, Е.Г. Моделирование системы управления жидкостного термо-стата многофунк-цинальной экспериментальной автоматизированной системы, предназначенной для исследования свойств материаллов - Режим доступа: http://youconf.ru/isit2015/materials/manager/view/431

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Демина Елена Григорьевна, Демина Юлия Александровна

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Демина Елена Григорьевна, Демина Юлия Александровна