Способ моделирования технологических аппаратов с подводящими и отводящими трубопроводами с нестационарными тепломассообменными процессами

Способ моделирования технологических аппаратов с подводящими и отводящими трубопроводами с нестационарными тепломассообменными процессами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к механике жидкости и газа и может быть использовано при исследований нестационарно действующих процессов в технологических аппаратах в различных отраслях техники (химии, металлургии, авиакосмической технике и др.) путем их физического моделирования. Целью изобретения является повышение достоверности результатов моделирования. Достижение цели обеспечивается благодаря поддерживанию в процессе моделирования скоростей текучих сред в подводящих и отводящих трубопроводах физических моделей равньв и скоростям их течения в соответствующих трубопроводах технологических аппаратов и регистрации характеристик протекающих в физических моделях процессов S в моменты времени, отнощения которыхW к соответствующим моментам времени для технологических аппаратов обратны константам их геометрического подобия. 2 йл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

@р 4 G 06 С 7/48 7/57

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И

М.: Сов. наука, )952, с. 66-77. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ПОДВОДЯЩИМИ И ОТВОДЯЩИМИ ТРУБОПРОВОДАМИ С НЕСТАЦИОHAPHbMH ТЕПЛОМАССООБМЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ (57) Изобретение относится к механике жидкости и газа и может быть использовано при исследовании нестационарно действующих процессов в техно„.SU„„3262536 А 1 логических аппаратах в различных отраслях техники (химии, металлургии, авиакосмической технике и др,) путем их Физического моделирования. Целью изобретения является повышение достоверности результатов моделирования.

Достижение цели обеспечивается благодаря поддерживанию в процессе моделирования скоростей текучих сред в подводящих и отводящих трубопроводах

Физических моделей равными скоростям их течения в соответствующих трубопроводах технологических аппаратов и регистрации характеристик протекающих в физических моделях процессов а в моменты времени, отношения которых: к соответствующим моментам времени для технологических аппаратов обратны константам их геометрического подобия. 2 ил.

1262536 лам оригинала. С помощью регуляторов

6 — 9 в процессе модельного эксперимента поддерживаются также расходы всех рабочих тел, чтобы в сходственные MoMpHTbl времени скорости течений в характерных сечениях модели соответствовали скоростям в тех же характерных сечениях оригинала. При этом время проведения эксперимента с мо I0 делью выдерживают таким, чтобы его отношение к времени в оригинале было обратным константе геометрического подобия, т.е. в Р раз меньше для уменьшенной модели 1 или в I раз больше для модели 1, увеличенной по сравнению с оригиналом 1 (что может быть целесообразно, если оригинал I имеет очень малые размеры). При таком проведении модельного эксперимента все характеристики модели равны соответствующим характеристикам оригинала ), включая распределения скоростей, концентраций и температур по сечениям, приведенные тепловые характеристики, степени протекания процессов испарения или конденсации, уровни превращения энергии, коэффициента полезного действия и т.п. Этого нельзя достичь при проведении модельного эксперимента другим способом, в частности, выдерживая в оригинале и модели равные значения чисел Рейнольдса, как поступают обычно.

35 где L u D — длина и диаметр аппарата; .

d » d»» — диаметры подводящих 45 (входных) и отводящих (выходных) трубопров одов

2, 3 и 4, 5 соответственно (штрихами обозначены параметры модели).

При проведении модельного эксперимента в соответствии с изобретением модель 1 устанавливается на стенд (не показан). Трубопроводы 2 — 5 модели подсоединяются к соответствую- 55 щим трубопроводам стенда, через которые в модель подают рабочие тела, идентичные по свойствам рабочим теИзобретение относится к механике жидкости и газа и может быть использовано при исследовании нестационарно действующих процессов в технологических аппаратах в различных отраслях техники (химии, металлургии, авиакосмической технике и др,) путем физического моделирования.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов моделирования.

На фиг.1 показана упрощенная схе ма технологического аппарата, характеристики процессов в котором необходимо определить моделированием; на фиг,2 — схема его модели.

Технологический аппарат-оригинал

1 имеет подводящие трубопроводы 2 и 3, отводящие трубопроводы 4 и 5 (в общем случае, число подводящих трубопроводов 2 и 3 может быть различным, и в зависимости от конкретной схемы аппарата не равным числу отводящих трубопроводов 4 и 5, которое также может быть любым). Для регулирования расходов и скоростей входящих и выходящих рабочих тел на трубопроводах установлены регуляторы 6, 7 (на входе) и 8, 9 (на выходе) .

Аналогичное устройство имеет и модель (фиг,2), элементы которой обозначены соответствующими цифрами со штрихами.

Константой геометрического подобия является отношение сходственных размеров оригинала и модели.

Пример проведения моделирования по предлагаемому способу. Изучают работу надувной гибкой тонкостенной оболочки при подаче в нее в качестве рабочего тела для создания давления смеси горячего воздуха и лара воды (такие емкости в последнее время применяют для подъема грузов).

Размеры оболочек: L=2500 мм; D=

=1280 мм с1 =52 мм; L =500 мм D

=256 мм; d,„ 10,4 мм (константа геометрического подобия E=5, отношение объемов 14/1-1 =125). Оболочки изготовлены из полиэтиленовой пленки толщиной 0,055 мм и разворачивались по мере заполнения газом. Температура рабочего тела Т=Т =348 К, окружающая температура Т, =Т„ =293 К.

В оболочке происходят процессы теплопередачи и массообмена (о нагреве оболочки свидетельствуют повышение температуры полиэтиленовой пленз 1262536 ки, конденсация пара на стенках наб- ф о р м у л а людается визуально).

I и з о б р е т е н йя ю с = — - 118с

1 ф °

В качестве приведенного параметра было принято время заполнения оболочек до избыточного давления 16 мм водяного столба, при котором они при-. нимали правильную цилиндрическую форму при отсутствии груза, Идентичность состава рабочего мела и равенство его скоростей на входе и оригинал и модель обеспечивают конструкцией генератора и контролируют по перепадам давлений и температур в различных его точках. 15

Среднее по результатам трех измерений время для оболочки-оригинала составляет t=59 с. При одинаковых скоростях подачи рабочих тел для мо- 20 дели время должно составить

По результатам трех экспериментов

I получено и = 12,0 с относительная ошибка составляет ж 1,77.

Способ моделирования технологических аппаратов с подводящими и отводящими трубопроводами с нестационарными тепломассообменными процессами, основанный на регулировании расходов и скоростей текучих сред через физические модели аппаратов и регистрации характеристик протекающих в них процессов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования, в физические модели вводят через подводящие и отводящие трубопроводы текучие среды, скорости их течения устанавливают и в процессе моделирования поддерживают равными скоростям течения текучих сред в соответствующих трубопроводах технологических аппаратов, а характеристики протекающих в физических моделях процессов регистрируют в процессе М в конце моделирования в моменты времени, отношения которых к соответствующим моментам времени для технологических аппаратов выдерживают обратными константам их геометрического подобия.

1 62536

Составитель А.Маслов

Техред Л. Кравчук

Корректор Г. Решетник

Редактор Н,Марголина

Заказ 5431/49

Тираж 67! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4