Procesų kieto kuro katile matematinis modeliavimas

Abstract

Modelis skirtas taikyti projektuojant ir tiriant kieto kuro dujų generavimo katilų galios (katilo vandens temperatūros) reguliatorius. Katilo modeliui sudaryti taikoma šiluminių procesų elektroanalogija. Katilo elektroanaloginį modelį sudaro srovės šaltinis, modeliuojantis liekamąjį katilo šilimą, kai oras į pakurą priverstinai netiekiamas (ventiliatorius išjungtas); srovės šaltinis, modeliuojantis katilo galios kitimą, proporcingą ventiliatoriaus pučiamo oro debitui; srovės šaltinis, modeliuojantis katilo apkrovą; elektrinė talpa (kondensatorius), modeliuojanti katilo apibendrintą šiluminę talpą; vėlinimo linija, modeliuojanti katilo vandens temperatūros kitimo vėlavimą pučiamo oro kitimo atžvilgiu. Modelio rodikliams nustatyti atlikti 25 kW ir 31,5 kW vardinės galios katilų „Astra G“ eksperimentiniai tyrimai, kurių metu užregistruotos dvipoziciškai reguliuojamų (ventiliatorius įjungtas – išjungtas) katilų darbo charakteristikos esant skirtingos galios apkrovoms. Sudaryta metodika ir matematinės lygtys modelio rodikliams nustatyti. Apibrėžti šių rodiklių reikšmių intervalai. Modelio adekvatumui įvertinti sumodeliuotos katilų charakteristikos palygintos su eksperimentinėmis. Daroma išvada, kad sudarytasis modelis su nustatytomis modelio rodiklių reikšmėmis gali būti taikomas projektuojant ir testuojant 20-35 kW vardinės galios kieto kuro dujų generavimo katilų reguliatorius

This model is applicable in designing and investigating the power controllers (water temperature in boiler) of solid fuel gas generation boilers. The electro-analogy of thermal processes is applied in order to construct boiler models. Electro-analogical model of boiler consist of current source, which models the remaining boiler heat, when the air is not compulsory supplied (fan is off); current source, which models the change of boiler capacity proportionally to air debit blown by fan; current source, which models the workload of boiler; electric volume (condenser), which model the total heat volume of boiler; delay line, which models the delay of the change of water temperature in boiler subject to the change of blown air. In order to establish the model rates, experimental researches on 25 kW and 31.5 kW nominal capacity boilers “Astra G” were carried out. During these experiments, working characteristics of two-position-controllable boilers (fan is off and on) under different capacity work loads were registered. Methodology and mathematical equations were composed in order to establish model rates. Value intervals of these rates were determined. In order to evaluate the adequacy of model, the boiler characteristics were compared with the experimental ones. It is concluded that, the constructed model with the established values of model rates is applicable to designing and testing the controllers of solid fuel gas generation boilers of 20-35 kW nominal capacity