Смешение

Проблемы сохранения энергии.

Уравнение по критерию эффективности экономии топлива.

Обычно при изучении теории математического регулирования и управления тепловыми процессами, основное влияние уделяется минимизации отклонения, регулируемой переменной, от некоторого заданного значения, которое называют уставкой.

Однако всегда встает вопрос, как определить значение уставки. Может или должна уставка изменяться в ходе технологического пр-са, как уставка зависит от других пар-ров, характеризующих технологический пр-сс. Очевидно, что сис-ма регулирования, построенная без ответов на вышеуказанные вопросы будет функционировать неудовлетворительно. Следовательно, разработчиками сис-м автоматического регулирования и управления, необходимо оценивать и понимать всю глубину комплекса противоречивых требований, оборудования, которые предъявляются конструкторами, операторами и руководителями. Следовательно, инженер или группа инженеров должна знать от объекта больше, чем кто-либо другой.

Т.к. вопрос поставлен с точки зрения управления теплоэнергетическими объектами по критерию эффективности и экономии т-ва, то при построении самих сис-м управления абсолютно необходим подход на основе второго закона термодинамики.

Сравниваем необходимую часть энергии и потери располагаемой работы (эксергии) можно выявить ту часть энергии, которую обычно считают практически потерянной по самой своей природе. Эти потери следует избегать, исключая их совсем или сводя их к минимуму.

(самим).

В частности можно привести пример в сравнении 3 технологий построения сис-м отопления:

1. электрическая сис-ма отопления.

2. водяная от котельной.

3. водяная от ТЭЦ.

В первом случае потери работоспособности энергии (эксергии) составляют 100%, во втором так же 100%, в третьем – 65-70%.

Таким образом, технологические пр-сы следует оценивать по эффективности с сохранением в них работы, в частности для всех механизмов характерно наличие трения, поэтому требуется тщательное изготовление узлов, применение смазки и т.д. Тем не менее, в сис-ах управления мы вынуждены применять не эффективные пр-сы по критерию сохранения энергии и эксергии.

Основными необратимыми пр-ми, которые использует сис-ма управления теплоэнергетическими объектами, явл-ся смешение средств с различными температурами и дросселирование.

Для выделения любого компонента из смеси необходимо затратить работу. В то же время обратный пр-сс, т.е. смешение происходит без совершения работы, причем ценность каждого в-ва заключается в его чистоте, а не в содержании энергии, т.к. содержание энергии в сырье и чистом в-ве практически одинакова.

Тем не менее, пр-сс смешения часто используют с целью регулирования качества. Это объясняется тем, что пр-сы разделения из-за их сложности трудно поддаются управлению, путем точного расчета их материальных и энергетических балансов. Регулирование качества с помощью смешения обладает большой чувствительностью и простотой. Поэтому заманчиво и удобно использовать приемы смешения чистых и не очень чистых продуктов смешения с тем, чтобы удовлетворить технические решения. Существует несколько вариантов ограничения данных способов регулирования:

1. перепуск сырья мимо пр-са сепарации.

2. смешение продуктов 2 или несколько параллельно работающих агрегатов.

3. рециркуляция.

Анализ подобных пр-сов показывает, что наименьшие потери работы, в случае, когда составы исходных потоков близки друг другу по качеству, а наиболее, когда в смешении участвуют чистые в-ва.

В варианте 1, перепуск даже не большого количества в-ва ведет к значительному увеличению энтропии.

Рециркуляция (вариант 3), так же обеспечивает большую часть работы, затраченную ранее на разделение, следовательно, более оптимальным явл-ся 2 вариант. Сказанное относится к тепловым пр-сам, тогда параметром качества явл-ся температура.

В сис-ах управления часто используют воздействие на поток жидкости или газа. При этом кол-во пропуска среды можно контролировать 2 вариантами:

1 – двухпозиционный (включение - выключение).

2 – дросселируемый поток.

Т.к. кол-во жидкости, протекающее через трубопровод определяется:

, то в первом случае мы воздействуем на время, во втором – на пропускное сечение. Т.к. в первом случае пр-сс периодический, и, следовательно, требует резервной емкости, то чаще используют регулирование дросселирование.