Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
СВОЙСТВА ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯБАЗОВЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Основы автоматизации технологических процессов ОМД» для студентов очной и очно-заочной формы обучения по специальностям: 150106, 150400, 150404.
Магнитогорск 2009 УДК 621.771: 65.011.56 (075)
Рецензенты:
Доцент кафедры ПК и СУ Н.М.Баженов Главный энергетик ОАО БМК С.Е.Соловьев
Попереков И.В. Базовый конспект лекций: Учеб. пособие . – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. – с.88. В конспекте лекций излагаются основы прикладной теории автоматического регулирования. Рассматриваются свойства объектов регулирования и их передаточные функции, методы построения кривой разгона, импульсной и частотной характеристик. Анализируются регуляторы и законы регулирования, показатели качества регулирования и методика выбора регулятора. Конспект лекций предназначен для студентов специальностей: 150106, 150400, 150404.
Рисунков: 45 Таблиц: 7 Библиографий: 4
УДК 621.771: 65.011.56 (075) © ГОУ ВПО «МГТУ», 2009 © Попереков И.В., 2009
СОДЕРЖАНИЕ 1.1.Основные сведения о системах автоматического регулирования….…4 1.1.1.Разомкнутые системы жесткого управления ………………...….7 1.1.2.Замкнутые системы автоматического регулирования………...…8 1.1.3.Замкнутые самонастраивающиеся системы регулирования…...12
1.2.Объекты регулирования………………………………………………..16 1.2.1.Основные положения……………………………………………..16 1.2.2.Статические и динамические свойства объектов регулирования……………………………………………………..21 1.2.3.Уравнения системы автоматического регулирования (САР)….32 1.3.Типовые элементарные звенья………………………………………....37 1.3.1.Соединения элементарных звеньев……………………………....43 1.4.Регуляторы и законы регулирования……….…………………….……45 1.4.1.Регуляторы разомкнутых систем жесткого управления……....45 1.4.2.Регуляторы замкнутых систем регулирования…………….…..45
1.5.Требования к системам регулирования………………….……….……63 1.5.1.Возмущения технологического процесса……………………....64 1.5.2.Показатели качества регулирования…………………………....66 1.5.3.Типовые оптимальные процессы регулирования…………..….70
1.6.Выбор регулятора и его настроек………………………………..……..73 1.6.1.Показатели качества при установке серийных регуляторов…..74 1.6.2.Как выбрать регулятор…………………………..……………….84
Библиография………………………………………………………….…....88
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Производственные процессы представляют собой процессы преобразования материалов или энергии; они протекают во времени и являются, таким образом, процессами динамическими. Ход процесса и режим работы агрегата всегда можно описать с помощью одной или нескольких переменных величин, изменяющихся во времени или пространстве. Это могут быть физические величины, измеряемые непосредственно, а могут быть и сводные показатели, которые вычисляют по результатам нескольких измерений. Чем сложнее процесс или агрегат, тем обычно больше величин необходимо для его описания. Часто для описания процесса могут быть выбраны различные величины, однако каждая совокупность выбранных величин должна характеризовать процесс полностью. Эти переменные величины, описывающие процесс, принято называть выходными величинами. Трудно представить себе такой реальный производственный процесс, выходные величины которого сохраняли бы нужные значения без всякого вмешательства извне, без всякого управления. Практически всегда будут иметь место помехи, возмущающие воздействия, которые нарушают установленный режим работы. Очевидно, что для устранения влияния помех, а равным образом для изменения хода процесса, когда это необходимо по условиям технологии, нужны организованные внешние воздействия; они и представляют собой управляющие, или регулирующие воздействия. Все эти воздействия, как полезные (регулирующие), так и вредные (помехи), принято называть входными величинами. Значения и изменения входных величин определяют ход процесса, т. е. значения и изменения выходных величин. Агрегат, машину или любое другое устройство совместно с протекающим в нем производственным процессом, управление которым рассматривают; называют объектом регулирования. Регулирование агрегата и протекающего в нем производственного процесса представляет собой поддержание определенных значений выходных величин — постоянных или изменяющихся во времени по нужному закону. Автоматическим регулированием называется такой процесс поддержания или изменения по заданному закону выходных (регулируемых) величин, который осуществляется без участия человека, с помощью специальных устройств автоматического регулирования — автоматических регуляторов. Совокупность взаимодействующих друг с другом объекта регулирования и устройств автоматического регулирования называют системой автоматического регулирования. Система автоматического регулирования — это динамическая система. Динамической системой называют совокупность взаимодействую-
щих друг с другом устройств, которая описывается некоторым числом переменных, изменяющихся во времени и пространстве. Эти переменные являются обобщенными координатами динамической системы. Минимальное число обобщенных координат, достаточное для полного описания поведения системы, называют числом ее степеней свободы. Динамическая система, содержащая источники энергии, называется активной; не содержащая источников энергии — пассивной. Изменение переменных, характеризующих систему, вызывается приложением воздействий. Точка приложения воздействия называется входом системы, а точка, в которой (наблюдается результат этого воздействия, — выходом. Свойства динамической системы определяются ее физическими параметрами (массой, коэффициентами трения и упругости, сопротивлением, емкостью и др.). Эти параметры могут быть сосредоточенными, тогда переменные, описывающие поведение системы, зависят только от времени, или распределенными, тогда некоторые из таких переменных изменяются и в пространстве. Если все параметры системы постоянны, система называется линейной. Для линейных систем имеет место принцип суперпозиции: совместный эффект нескольких воздействий равен, сумме эффектов, вызываемых каждым из воздействий в отдельности. Если некоторые из параметров системы являются заданными функциями времени, то система называется линейной системой с переменными параметрами. Система, в которой хотя бы один из параметров изменяется при изменении переменных, описывающих ее поведение, называется нелинейной системой. По принципу действия системы автоматического регулирования подразделяют на: разомкнутые системы жесткого управления, в которых управляющие воздействия вводятся в заранее заданные моменты времени или при заранее выбранных условиях, без контроля выходных величин объекта, независимо от их значения (рис. 1.1);
Рис. 1.1. Разомкнутая система жесткого управления
замкнутые системы регулирования, в которых регулирующие воздействия вводятся по определенному закону при отклонении выходных величин от заданного значения. В такой системе (рис. 1.2) регулятор воздействует на объект, а объект по линии обратной связи воздействует на регулятор. Эти системы получили наибольшее распространение;
Рис. 1.2. Замкнутая система автома- тического регулирования
замкнутые самонастраивающиеся системы регулирования, в которых наряду с обратной связью по выходной величине предусматривается изменение параметров работы регулятора путем автоматического поиска в зависимости от хода процесса регулирования (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Замкнутая самонастраивающаяся система автоматического регули- рования
РАЗОМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ЖЕСТКОГО УПРАВЛЕНИЯ В разомкнутых системах жесткого управления управляющее воздействие вводится в заранее заданные моменты времени или тогда, когда достигаются заранее выбранные условия. Оно вводится извне с помощью исполнительного устройства, которое изменяет входную величину объекта регулирования. Результаты процесса управления в этих системах не контролируются, выходная величина объекта не измеряется и не производится никаких действий, даже если фактический результат процесса управления не соответствует желаемому. В такой системе путь, по которому идут сигналы управления, не замкнут. В качестве примера на рис. 1.4 показана разомкнутая система управления числом оборотов вентилятора.
Для того чтобы разомкнутая система могла нормально функционировать, она должна быть тщательно отградуирована, т. е. должна быть точно известна связь между значениями управляющего воздействия и выходной величины объекта. Эта связь должна сохраняться и, при износе деталей механизмов объекта и системы управления и изменении условий их работы, что на практике бывает весьма редко. Это ограничивает применение подобных систем управления. Вариантом разомкнутой системы темы жесткого управления является разомкнутая система управления по возмущению, или система компенсации, в которой управляющее воздействие вводится при изменениях внутри самой системы — при появлении возмущающего воздействия, чтобы компенсировать его. Пример такой системы показан на рис. 1.5. Здесь выходной величиной объекта является уровень жидкости; возмущающие воздействия — изменения расходов Жидкости при изменении давления в системе трубопроводов. При нарушении равенства этих расходов вводят управляющее воздействие — изменяют положение регулирующего клапана, чтобы предотвратить отклонение уровня от требуемого значения.
Рис. 1.5. Система автоматического управления уровнем по возмущению (пример): 1- приток жидкости; 2 – сток жидкости; 3 – управляющее устройство; 4 – из- мерение уровня жидкости х Результаты процесса управления в подобных системах также не контролируются — выходная величина не измеряется. Неизбежные неточности работы регулятора в такой системе приводят к отклонению выходной величины от необходимого значения, которое накапливается во времени. Поэтому системы компенсации не могут надежно поддерживать постоянное значение выходной величины объекта, что ограничивает их применение. Однако принцип управления по возмущению используется в замкнутых системах регулирования (см. 1.1.2); чтобы улучшить качество регулирования, их дополняют подобными устройствами компенсации влияния отдельных возмущающих воздействий.
ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В замкнутой системе автоматического регулирования выходная величина объекта является регулируемой величиной, она непрерывно измеряется и сравнивается с заданным значением для определения отклонения от задания. Это отклонение является входной величиной автоматического регулятора. В зависимости от состояния системы — величины и знака отклонения — регулятор вырабатывает по определенному
закону необходимое регулирующее воздействие. Для объектов регулирования с разными свойствами и требованиями к качеству регулирования используют регуляторы с различными, более простыми или более сложными законами регулирования. Практически регулятор вводит регулирующее воздействие, изменяя положение регулирующего органа на входе объекта, непосредственно или с помощью исполнительного механизма. На рис. 1.6 приведен пример замкнутой системы регулирования. В рабочее пространство мартеновской печи поступают газ и воздух для горения. Образующиеся продукты сгорания удаляются из рабочего пространства за счет тяги дымовой трубы или дымососа. Давление в рабочем пространстве печи — одна из выходных величин объекта регулирования; она
Продукта сгорания Рис. 1.6. Система автоматического регулирования давления в рабочем пространстве марте- новской печи (пример): 1 – рабочее про- странство печи; 2 – измерение давления; 3 – регулятор; 4 – регулирующий шибер изменения тяги
характеризует гидравлический режим печи. При всяком нарушении равновесия, т. е. равенства между количествами газа и воздуха, поступающих в печь, и количеством удаляемых из печи продуктов сгорания, регулируемая величина (давление) изменяется, отклоняется от требуемого значения. Колебания давления газа или воздуха, изменение их
подачи, выделение СО из ванны печи, случайные изменения положения регулирующих органов и др., словом, все, что может нарушить равновесие, — это возмущающие воздействия. Регулирующим воздействием служит тяга, изменяя которую всегда можно восстановить равновесие, установить нужное давление в рабочем пространстве печи. Физическая природа регулируемой величины, устройство и назначение объекта регулирования, конструкция регулятора могут быть различными. Однако структура замкнутой системы автоматического регулирования, назначение ее элементов всегда однотипны. Структура и классификация.В общем случае замкнутая система автоматического регулирования состоит (рис. 1.7) из объекта регулирования и автоматического регулятора. В регулятор входят:
Рис. 1.7. Замкнутая система регулирования объект—регулятор: 1 – измерительное устройство; 2 – задающее устройство; 3 – устройство сравнения; 4 – управля- ющее устройство; 5 – исполнительный механизм измерительное и задающее устройства; устройство сравнения действительного и заданного значений регулируемой величины, определяющее отклонение от задания; управляющее устройство вычисляющее по величине отклонения регулирующее воздействие; исполнительный механизм, изменяющий положение регулирующего органа объекта. В конкретных случаях отдельные элементы регулятора могут быть объединены или могут вовсе отсутствовать. Так, во многих автоматических электронных потенциометрах, используемых
в схемах регулирования, измерительное, задающее и сравнивающее устройства совмещены, в системах с регуляторами непосредственного действия нет исполнительных механизмов и т. п. Все элементы системы регулирования образуют последовательную замкнутую цепь: выходная величина предшествующего элемента служит входной величиной последующего. Многие элементы системы обладают лишь однонаправленным действием: они воздействуют лишь на последующий элемент системы. Например, регулируемая величина воздействует на измерительное устройство регулятора; воздействие же измерительного устройства на регулируемую величину всегда ничтожно. Автоматический регулятор быстро (практически мгновенно) реагирует на отклонение, запоминает, вычисляет и осуществляет необходимые меры управления сколь угодно долго. Однако обычный регулятор во всех случаях действует по одному закону регулирования и в новых условиях не может выйти за пределы установленного режима, учитывать дополнительную информацию, выбирать новое оптимальное задание. Рассмотренная система автоматического регулирования предназначена для поддержания постоянного значения регулируемой величины. Это система, собственно, регулирования, или система стабилизации. Системы автоматического регулирования, изменяющие регулируемую величину по определенному закону, являющемуся функцией времени, называют системами программного регулирования. Системы автоматического регулирования, изменяющие регулируемую величину по произвольному закону в зависимости от какой-либо другой величины, называют зависимыми (или следящими) системами регулирования. Системы автоматического регулирования, способные обеспечить наилучший в том или ином смысле процесс регулирования, называют оптимальными системами; на практике оптимальными системами обычно называют системы, обеспечивающие минимальное время процесса регулирования, т. е. максимальное быстродействие. Системы, осуществляющие автоматическое регулирование нескольких величин, делят на системы несвязанного и связанного регулирования. В систем е несвязанного регулирования регуляторы различных
величин не связаны друг с другом и взаимодействуют лишь через общий объект регулирования. Такие системы могут быть зависимыми, если изменение одной из регулируемых величин вызывает изменение других, или независимыми, Системой связанного регулирования называют такую систему, в которой регуляторы различных регулируемых величин имеют взаимные связи, обеспечивающие взаимодействие регуляторов вне объекта.
ЗАМКНУТЫЕ САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ Самонастраивающиеся системы автоматического регулирования предназначены для работы в непрерывно изменяющихся условиях производства (при изменении качества материалов, величины потерь, динамики объекта и др.), они в состоянии учитывать эти изменения и приспосабливаться к ним. Такие системы автоматически изменяют свои параметры — входные величины, задания, настройки или даже структуру, чтобы во всех условиях удовлетворять определенным требованиям. В самонастраивающейся системе анализ состояния системы в данный момент времени не позволяет определить, какие именно изменения параметров необходимы для того, чтобы добиться нужного результата. Поэтому в таких системах производятся автоматический поиск необходимых значений переменных параметров системы. При автоматическом поиске сначала производится пробное изменение параметров, затем анализируются результаты этого изменения и определяется направление рабочего изменения этих параметров, которое позволит получить требуемые характеристики системы. Основным типом самонастраивающихся систем являются системы автоматической оптимизации. Эти системы находят такие значения своих переменных параметров, при которых некоторая выходная величина системы (Q,являющаяся функцией одной или нескольких входных величин, достигает максимума или минимума (экстремума). Почти всегда можно найти такую величину Q, достижение экстремума которой приводило бы систему к определенным, нужным условиям. Величина Q может характеризовать производительность агрегата, качество или стоимость готовой продукции и другие показатели его работы или качество переходного процесса регулирования. Таким образом, оптимизируемая величина Q может зависеть от заданных значений
ряда регулируемых величин, их отклонений в установившихся состояниях или показателей переходных процессов. В промышленных системах автоматической оптимизации предусматривается прежде всего измерение необходимых данных и вычисление значения величины Q, а затем автоматический поиск ее экстремального значения. Системы автоматической оптимизации отличаются от оптимальных систем автоматического регулирования тем, что при нарушении оптимального процесса начинается автоматический поиск таких значений параметров системы,при которых система вновь обеспечит оптимальный процесс, т. е. вновь будет оптимальной. Простейшие системы оптимизации, в которых величина Q является непрерывной функцией конечного числа переменных только с одним экстремумом, называют также экстремальными. Схема системы автоматической оптимизации с одним переменным параметром приведена на рис. 1.8. Оптимизируемая
величина Q является функцией регулируемой величины х; назначение системы оптимизации заключается в поддержании Q = =Q(x) = max. Если это требование не выполнено, устройство оптимизации изменит заданное значение регулируемой величины так, чтобы было достигнуто максимальное значение Q. На рис. 1.9 приведен пример по- добной системы регулирования горе- ния топлива. Замкнутая система регулирования поддерживает заданное соотношение расходов топлива и воз- духа. В зависимости от температуры подаваемого воздуха, его потерь по тракту или, наоборот, дополнительных присосов фактический коэффициент избытка воздуха, участвующего в горении, изменяется. Горение может стать неэкономичным, итогда необходимо изменить заданное соотношение расходов топлива и воздуха. Показателем экономичности горения может служить температура факела Т, которая достигает максимума при оптимальном соотношении расходов (рис. 1.9, б).
а) б) Рис. 1.9. Экстремальная система регулирования горения (пример): а — структурная схема системы; б — температура факела - пример экстремальной характеристики: 1 — нагревательное устройство; 2 - измерение расходов топлива и воздуха нагорение;3 — регулятор соотношения расходов топлива и воздуха (регулятор стабилизации);4 – измерение температуры факела; 5 – автоматический оптимизатор (экстремальный регулятор)
В системе предусмотрено измерение температуры факела испециальное управляющее устройство — оптимизатор, автоматически изменяющее задание регулятору соотношения расходов так, чтобы всегда имело место T = Т°(х) — max. При изменении производительности агрегата, потерь тепла и др. ход кривой Т°(х) может изменяться, однако температура факела, а следовательно, и режим горения всегда будут поддерживаться оптимальными. Системы автоматической оптимизации классифицируют по видам автоматического поиска: системы, в которых попеременно имеет место то пробное изменение переменных параметров и анализ его результатов, то рабочее движение. Этот вид систем рекомендуется использовать при нескольких переменных параметрах; системы, в которых пробное и рабочее изменения пара-
системы, в которых пробное и рабочее изменения совмещены. Результаты изменения анализируются и используются для управления дальнейшими изменениями — продолжением принятого направления или его изменением (реверсированием). В одних системах пробное изменение переменных параметров производится непрерывно (непрерывный поиск), и тогда при достижении экстремума начинается «рыскание»; если же экстремум смещается, поиск начинается немедленно. В других системах пробное изменение происходит периодически или эпизодически, при достижении экстремума пробные изменения прекращаются. По методу поиска следует различать: слепой поиск, когда последовательно просматриваются все точки области возможных (и допустимых) состояний системы и отбираются те из них, где Q(х) оптимальна. Подобный метод пригоден лишь для сравнительно простых случаев; поиск с анализом промежуточных результатов, когда процесс поиска разделен на ряд циклов и результаты каждого предыдущего цикла анализируются перед началом следующего; поиск при наличии приближенной или точной теории процесса, его математического описания, что позволяет сократить область и время поиска. Практически поиск может производиться непосредственно на объекте: производят «качание» режима объекта, изменение или вычисление оптимизируемой величины Q и такое автоматическое изменение параметров системы, при котором получают экстремум Q. Поиск может производиться и на модели объекта, работающей в ускоренном темпе; автоматическое изменение параметров модели позволяет быстро найти условия экстремума величины Q и перенести затем результат на реальный объект.
ОБЪЕКТЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Каждый процесс характеризуется некоторым числом обобщенных координат. Между последними могут существовать функциональные связи. Число независимых обобщенных координат, определяющих состояние процесса, т.е. число его степеней свободы, равно числу его обобщенных координат за вычетом числа уравнений функциональной связи между ними. Самые важные и распространенные простые процессы обладают двумя обобщенными координатами: одной, характеризующей качественный показатель режима, и другой, характеризующей энергетический, или материальный поток (энергетическое воздействие). Эти две координаты связаны одним уравнением, благодаря чему подобные процессы имеют одну степень свободы. Ниже приведены уравнения функциональной связи между обобщенными координатами важнейших простых процессов; нетрудно видеть, что это – однотипные дифференциальные выражения, содержащие, кроме двух обобщенных координат, еще третью переменную – время . Поступательное движение , где - масса; - скорость; - результирующая действующая сила. Вращательное движение , где - момент инерции; - угловая скорость; - результирующий действующий момент. Заполнение (опорожнение) сосуда жидкостью , где - площадь уровня; - высота (уровень); - объемная подача (объемный расход) жидкости.
Изометрическое заполнение (опорожнение) сосуда газом , где - объем сосуда; и - давление и удельный вес газа; и - газовая постоянная и абсолютная температура газа; и - весовая и объемная подача газа. Нагревание (охлаждение) тела , где - вес тела; - его удельная теплоемкость; - его температура; - тепловой поток. Сушка (увлажнение) тела , где - вес абсолютно сухого вещества; - относительная влажность на абсолютно сухой вес; - вес поступающей (удаляемой) влаги в единицу времени. Растворение и осаждение из раствора (суспензии) , где - объем растворителя; - концентрация растворенного вещества в весовых единицах отнесенного к единице объема; - поступление или удаление сухого вещества (по весу) в единицу времени. Выпаривание , где - вес растворенного абсолютно сухого вещества; - жидкостный коэффициент (отношение весов растворителя и растворенного вещества); - парообразование в единицу времени; - подвод тепла в единицу времени;
- коэффициент пропорциональности. Иначе говоря, все перечисленные объекты описываются таким обобщенным уравнением: , где - обобщенные величины, значения которых сведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 Значения обобщенных величин
Рассмотрим физический смысл указанных обобщенных величин. Величина Н характеризует показатель режима процесса: при движении – скорость; при нагревании – температуру; при заполнении газом – давление и т.д. Поэтому Н является выходной обобщенной координатой объекта. Величина х характеризует величину результирующего энергетического воздействия или потока вещества. При движении – это результирующая сила или момент; для гидравлической или пневматической емкости – итоговый расход жидкости или газа; при тепловых процессах – результативное поступление тепла. Поэтому х является входной обобщенной координатой процесса. Изменение х приводит к изменению Н. Величина L характеризует собственные свойства объекта и определяет интенсивность изменения во времени выходной координаты Н при данном значении входной координаты х . При движении величина L равна массе или моменту инерции; при заполнении жидкостью – площади уровня и т.д. Величина L у линейных объектов не зависит от показателей процесса и времени: она определяется лишь собственными свойствами объекта. Величина L характеризует инерционность процесса (механическую, гидравлическую, тепловую и т.д.) и называется коэффициентом емкости объекта. Перепишем уравнение в следующем виде: , или . Подынтегральная функция характеризует элементарный поток энергии или вещества за время dt. При движении – это импульс силы (Рdt) или импульс момента (Мdt); для гидравлической емкости – это объем поступающей жидкости (Qdt); для пневматической емкости – вес поступающего газа (Gdt) и т.д. Если проинтегрировать выражение в пределах времени, необходимого для изменения Н на единицу, то получим, что коэффициент емкости численно равен воздействию (количеству вещества, количеству тепла и пр.), необходимому для изменения выходной координаты объекта на единицу. Очевидно, что чем больше коэффициент емкости, тем объект менее чувствителен к воздействию (т.е. меньше меняется его выходная координата при том же значении воздействия). Коэффициент емкости L может быть постоянным (у
линейных объектов) и переменным (у нелинейных объектов). Например, у гидравлической емкости с различной площадью горизонтального сечения L – величина переменная (при различных уровнях). Каждому значению качественного показателя Н отвечает определенный запас (количество) энергии или вещества, аккумулированных в объекте: , при . Обобщенная величина U называется емкостью объекта. При поступательном движении она равна mv, т.е. количеству движения; при вращательном движении –Iw, т.е. моменту количества движения; для гидравлического процесса – FH, т.е. теплосодержанию; для изотермического пневматического процесса (при O = const) – Vp/RO, т.е. весу газа в сосуде. Нетрудно видеть, что отношение U/x имеет размерность времени. Энергия или вещество может быть распределенным по объему или сосредоточенным в одном или нескольких участках. Если переход энергии или вещества, аккумулированных в этих участках, из одного участка в другой затруднен (существуют значительные сопротивления этому переходу), то объект называется многоемкостным (по числу таких обособленных емкостей). Так, два сосуда с жидкостью, соединенных трубопроводом со значительным сопротивлением, образуют одну двухъемкостную гидравлическую систему. Наоборот, при малых сопротивлениях переходу энергии или вещества из одного участка в другой два участка, аккумулирующих энергию или вещество, представляют собой лишь одноемкостный объект. Поэтому металлический аппарат, заполненный жидкостью, при высоком коэффициенте теплоперехода от жидкости к стенке может рассматриваться как одноемкостный тепловой объект. Одно и то же устройство может изучаться с разных точек зрения, т.е. характеризоваться различными показателями режима. Например, сосуд с жидкостью может характеризоваться уровнем жидкости; общей теплоемкостью; общей массой и общим моментом инерции. При рассмотрении процесса наполнения (опорожнения) сосуда качественным показателем режима служит уровень
жидкости. Следовательно, коэффициентом емкости в данном случае является площадь уровня. При анализе процесса нагревания (охлаждения |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-28 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |