TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN I 85 7.4: Phỉång phạp gáưn âụng âãø xạc âënh thäng säú hiãûu chènh täúi ỉu ca hãû thäúng âiãưu chènh 1 vng Thỉåìng ạp dủng cho 1 säú hãû thäúng âån gin P ; I ; PI Näüi dủng : Coi kháu gáưn âụng ca chụng ta bàòng 2 kháu - Kháu cháûm trãø thưn tụy - Kháu quạn tênh báûc 1 ( Trong khong thåìi gian tåïi T xem nhỉ chỉa biãún âäøi v sau thåìi gian T thç biãún âäøi våïi täúc âäü cỉûc âải ) Cọ tỉû cán bàòng Khäng cọ tỉû cán bàòng Váûy âäúi våïi âäúi tỉåüng cọ tỉû cán bàòng cọ thãø mä t båíi hm truưn τ P dt dt dt e PT K PW − + = . 1. )( V âäúi våïi âäúi tỉåüng khäng cọ tỉû cán bàòng τ P dt dt e P K PW − = .)( 7.4.1- Âäúi våïi hãû thäúng lm viãûc våïi hãû âiãưu chènh I v âäúi tỉåüng cọ tỉû cán bàòng Ta cọ W(P) HH = W(P) ât . W(P) BÂC ⇒= + − WP K TP e K P HH dt dt PI () . . 1 τ Thay P = i ω ⇒= + − Wi K Ti e K i HH dt dt iI () . . ω ωω ωτ 1 Ta âỉa ra âải lỉåüng Ω = ω .T - Táưn säú tỉång âäúi ⇒ ω τ = Ω thay vo trãn ta cọ Wi KK i e i T HH dt I i dt () . . Ω Ω Ω Ω = + − τ τ 1 => W(iΩ) HH = W(iΩ) BÂC qỉåïc .W(iΩ) ÂT qỉåïc Y t 0 τ 0 τ t Y 0 τ 0 Y τ Y t t . Tặ ĩNG HOẽA QUAẽ TRầNH NHIT - PHệN I 86 Vỏỷy baỡi toaùn laỡ phaới tỗm giaù trở tọỳi ổu cuớa ( K õt . T . K I ) ổùng vồùi caùc T dt xaùc õởnh Ta cuợng laỡm tổồng tổỷ nhổ ồớ muỷc 7.6 nhổ sau: Dổỷng õỷc tờnh W(i ) T quy ổồùc vaỡ cho (K õt . T . K I ) = 1 W(i) HH Laỡm tổồng tổỷ nhổ muỷc trổồùc vaỡ suy ra ( K õt . T . K I ) tọỳi ổu K I ổùng vồùi 1 õióứm T dt Nóỳu cho T dt = 1 ( M = 1,62 ) ( K õt . T . K I ) 1 195 0513 , , = Nóỳu cho T dt nhổợng giaù trở khaùc nhau quan hóỷ 7.4.2- Vồùi bọỹ õióửu chốnh tyớ lóỷ vaỡ õọỳi tổồỹng khọng coù tổỷ cỏn bũng W(P) HH = W(P) õt . W(P) BC BDC P dtHH PWePWPW )( )()( = Thay P = i P i dt HH Ke i K iW )( = ỷt = .T = = i e KK iW i Pdt HH . 1 ) ( )( W(i ) HH = W(i ) BC qui ổồùc . W(i ) T quy ổồùc Vỏỷy ta phaới tỗm ( K õt . K P .T ) tọỳi ổu . Cuợng laỡm tổồng tổỷ nhổ caùc muỷc trón ta coù: Khi M = 1,62 = 38 r = 1,15 ( K õt . K P .T ) tổ = 0,87 Vỏỷy vồùi M xaùc õởnh ta coù K P xaùc õởnh Jm Re M RM 2 M 2 - 1 0 r W(i)õt.qổ W(i )HH W(i)HH (Kõt KI)tổ 0 K õt KI Tõt M = 1,62 Re 0 Jm r W(i)HH . TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN I 87 Kât.τ.KI Tât 0 τ t.ỉu t.ỉu Vê dủ M =1,62 => τ . 87,0 dt P K K = 7.4.3- Bäü PI v âäúi tỉåüng khäng cọ tỉû cán bàòng W(P) HH = W(P) ât . W(P) BÂC ⇒= + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ − WP K P eK TP HH dt P P I () . . . 1 1 1 τ Thay P = i ω ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ++ =⇒ − ω ω ω ω ωτ iT iT Ke i K iW I I P i dt HH 1 )( Âàût Ω = ω .T ⇒ ω τ = Ω Ω Ω Ω+ =Ω Ω− i e T i T i KKiW i I I PdtHH . . .1 )( τ τ τ = Ω ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ Ω Ω + Ω Ω− Ω− Ω− i e T i i e i e KK i I i i Pdt .) ( τ τ Xem W(i Ω) HH = W(iΩ) BÂC qui ỉåïc . W(iΩ) ÂT quy ỉåïc Dỉûng âàûc tênh ca hãû håí khi ( K ât . K P .T) = 1 Khi T I τ ỉïng våïi mäüt giạ trë xạc âënh W(i Ω ) HH = W(i Ω )ât + Wi i T dt I () Ω Ω τ Váûy ỉïng våïi mäùi T I τ ta cọ mäüt giạ trë ( K ât . K P .T) täúi ỉu Khi cho M = 1,62 ⇒=K K Ptu dt 055 1 , . τ T itỉ = 5 . T 7.5: Tênh toạn thäng säú hiãûu chènh ca hãû thäúng âiãưu chènh nhiãưu vng Khi dng loải hãû thäúng âiãưu chènh no âọ m khäng tha mn u cáưu thç ta phi sỉí dủng 1 trong hai phỉång phạp - Phỉïc tảp họa quạ trçnh âiãưu chènh P → PI → PID - Phỉïc tảp họa säú vng âiãưu chènh Âäü trãø v quạn tênh låïn ca cạc âäúi tỉåüng trong hãû thäúng âiãưu chènh mäüt vng l ngun nhán cå bn l gim sỉû tạc âäüng nhanh v do âọ gim âäü chênh xạc ca quạ trçnh âiãưu chènh. Âãø náng cao âäü chênh xạc âiãưu chènh trong âiãưu kiãûn nọi trãn cọ thãø dng gii phạp ci tiãún qui lût âiãưu chènh theo hỉåïng phỉïc tảp dáưn qui lût âiãưu chènh. Nhỉng cạch lm âọ nhiãưu khi dáùn âãún khọ khàn phỉïc tảp vãư k thût v cäng tạc hiãûu chènh. Ngoi ra âäü chênh xạc täúi âa ln bë hản chãú åí mäüt giạ trë no âọ phủ thüc vo âäü trãø tuût âäúi ca âäú i tỉåüng âiãưu chènh. Jm Re 0 W(iΩ)HH r β W(iΩ)ât.qỉ . TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN I 88 Vç váûy trong thỉûc tãú ngỉåìi ta thêch dng cạch náng cao cháút lỉåüng âiãưu chènh bàòng viãûc ci tiãún så âäư cáúu trục dỉûa trãn cå såí cạc thiãút bë chãú tảo theo cạc lût âiãưu chènh âån gin. Vê dủ : Vng trong quạn tênh nh êt biãún âäüng ⇒ tạc âäüng nhanh hån nãúu khäng dng bäü âiãưu chènh giỉỵ äøn âënh ⇒Så âäư ca hãû thäúng 2 vng nhỉ hçnh v Så âäư âiãưu chènh táưng Vê dủ : Âiãưu chènh nhiãût âäü ca håi nỉåïc trong bäü quạ nhiãût W(P) B2 W(P) B1 W(P) ât B 2 Y o Y B 1 ÂT X B X âc1 Y 1 W(P) âc1 Chènh âënh BÂC BÂC Po Giỉ íäøn âënh B2 B1 Nhiãn liãûu Pb Âãún túc bin P h Ph tqn BQNC1 BQNC2 BÂC V D Nỉåïc lm mạt Bäü vi phán t g.än tqn Dg.än Trung gian . TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN I 89 Nọi chung âãø tênh chênh xạc cạc thäng säú âiãưu chènh ca hãû thäúng nhiãưu vng thç phi dng phỉång phạp mä hçnh họa v bàòng mạy tênh Phỉång phạp gáưn âụng Cå såí : Khi tênh ta ngàõt riãng cạc vng ra ( tênh vng trong trỉåïc sau âọ tênh vng ngoi hồûc nngỉåüc lải ) 1- Trỉåìng håüp 1: Gi thiãút trong quạ trçnh lm viãûc ca hãû thäúng ta cọ thãø ngàõt bäü chènh âënh (B 2 ) ra 1 thåìi gian v lục âọ chè cn B 1 lm viãûc Trçnh tỉû bi toạn : 1- Theo W(P) ât1 ta xạc âënh thäng säú hiãûu chènh B 1 theo cạc phỉång phạp tênh toạn hãû mäüt vng. 1 1 1 )()( dt B dt iW X Y PW ω ⇒= 2- Xạc âënh thäng säú hiãûu chènh ca B 2 dỉûa vo W(iω) âäúi tỉåüng tâ ( bàòng cạch coi ton bäü vng trong l âäúi tỉåüng tỉång âỉång ). Váûy phi tçm hm truưn W(P) âttâ Theo så âäư ta cọ: YWP X YWP X dt B dt B = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ (). () . 11 Màût khạc XWPX Y B B dc =−()( ) 1 11 Thay Y 1 åí trãn vo ta âỉåüc: XWP X WPX B B dc dt B =−().( () . ) 1 1 1 1 1 )(.)(1 .)( 1 1 Bdt dc B B PWPW XPW X + =⇒ Thay X B vo phỉång trçnh trãn ⇒= + Y WP WP WP WP X dt B dt B dc ().(). () .() . 1 1 1 1 1 ⇒== + WP Y X WP WP WP WP dttd dc dt B dt B () ().(). () .() 1 1 1 1 1 Tỉì âáy ta cọ W(i ω) âttâ v bàòng phỉång phạp tênh toạn cho hãû mäüt vng ta tçm âỉåüc cạc thäng säú hiãûu chènh ca B 2 2- Trỉåìng håüp 2: quạn tênh ca vng âiãưu chènh cọ bäü âiãưu chènh äøn âënh B 1 nh hån nhiãưu so våïi quạn tênh ca vng âiãưu chènh cọ bäü âiãưu chènh chènh âënh B 2 => Háưu nhỉ Y 1 ≈ X âc1 Trỉåìng håüp ny ta tênh vng ngoi trỉåïc. Váûy tçm W(P) âttâ2 = ? Dỉûa vo cạc phỉång trçnh : 1 1 dc XY ≈ (1) W(P) B2 W(P) âttâ X âc X âc1 Y . Tặ ĩNG HOẽA QUAẽ TRầNH NHIT - PHệN I 90 YWP X dt B 11 = () . (2) YWP X dt B = (). (3) Tổỡ phổồng trỗnh (3) => X Y WP B dt = () thay vaỡo phổồng trỗnh (2) 111 )( .)( dc dt dt X PW Y PWY = = = Y X WP WP WP dk dt dt dttd 11 2 () () () 1- Dổỷng W(P) õttõ2 => Thọng sọỳ õióửu chốnh tọỳi ổu cuớa B 2 bũng phổồng phaùp thọng thổồỡng giọỳng nhổ hóỷ thọỳng 1 voỡng 2- Xaùc õởnh haỡm truyóửn bọỹ õióửu chốnh tổồng õổồng õọỳi vồùi B 1 => W(P) õttõ1 = ? Do Y 1 X õc1 => nọỳi vồùi nhau => Ta coù: W(P) õttõ1 = W(P) õt1 + W(P) õt . W(P) B2 3- Dổỷng TBF cuớa õọỳi tổồỹng tổồng õổồng 1 vaỡ cn cổù theo noù xaùc õởnh thọng sọỳ õióửu chốnh tọỳi ổu cuớ B 1 W(P) B1 W(P) B2 X B X õc1 W(P) õt Y W(P) õt1 Y 1 T tổồng õổồng 1 W(P) B2 W(P) õttõ2 X õc X õc1 Y . TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN I 91 7.6. Dỉûng quạ trçnh quạ âäü ca hãû thäúng Khi tênh toạn mäüt hãû thäúng tỉû âäüng thç âáưu tiãn ta phi dỉûa trãn cháút lỉåüng quạ trçnh âiãưu chènh => chn âỉåüc bäü âiãưu chènh => ghẹp bäü âiãưu chènh vo âäúi tỉåüng thç quạ trçnh quạ âäü xy ra nhỉ thãú no ? Váûy ta phi dỉûng quạ trçnh quạ âäü âãø kiãøm tra lải cháút lỉåüng. Cọ nhiãưu phỉång phạp âãø dỉûng quạ trçnh quạ âäü ca hãû thäúng, nhỉng trong thỉûc tãú ta thỉåìng dng phỉång phạp hçnh thang. Phỉång phạp hçnh thang 1- Dỉûng âỉåüc ÂTT ca hãû kên W(i ω ) HK = U( ω ) + i V( ω ) 2- Dng cạc âỉåìng thàóng song song trủc honh chia U( ω) thnh cạc hçnh thang vng sao cho täøng diãûn têch ca cạc hçnh thang ny bàòng diãûn têch nàòm dỉåïi âỉåìng cong Âäúi våïi mäüt hçnh thang hon ton xạc âënh nãúu biãút (r o ; ω 1 ,ỉ = ω ω o 1 ) 3- xạc âënh cạc thäng säú hçnh thang Säú hçnh thang r o ω 1 ỉ = ω ω o 1 1 2 3 4 Trong säø tay ta cho cạc quạ trçnh quạ âäü âäúi våïi cạc hçnh thang âån vë r o = 1 ω 1 =1 cn ỉ = ω ω o 1 = 0 ÷ 0,9 ỉ = ? t bng hỉ ω U(ω) U(ω) ω A B G 1 2 3 4 1 2 3 4 r o ω o ω 1 r o ω o ω 1 . Tặ ĩNG HOẽA QUAẽ TRầNH NHIT - PHệN I 92 4- Cn cổù vaỡo giaù trở cuớa ổ cuớa tổỡùng hỗnh thang ta tra caùc quaù trỗnh quaù õọỹ cuớa hỗnh thang õồn vở cuợng coù ổ nhổ vỏỷy tổỡ bión õọỹ giao õọỹng vồùi hỗnh thang õồn vở (hổ) ta tờnh õổồỹc bión õọỹ thổỷc tóỳ h = r o . hổ óứ õổồỹc thồỡi gian thổỷc => t th = t baớng : 1 5- Dổỷng caùc quaù trỗnh quaù õọỹ do hỗnh thang gỏy nón 6- Cọỹng tung õọỹ tỏỳt caớ caùc hỗnh thang => coù quaù trỗnh quaù õọỹ => ta õaợ dổỷng õổồỹc quaù trỗnh quaù õọỹ cuớa hóỷ thọỳng Khi kióứm tra thỗ ta nhỏn bión õọỹ vồùi sọỳ % õọỹ mồớ cuớa nhióựu. . tth h h2 h3 h1 h4 h . 1 PTS. Nguyễn bốn - PTS. Hoàng Ngọc Đồng Nhiệt Kỹ thuật Nhà xuất bản giáo dục -1999 2 Lời nói đầu Quyển Giáo trình kỹ thuật nhiệt này đợc biên soạn theo đề cơng chi tiết đã đợc duyệt, dùng cho sinh viên hệ chính qui, tại chức các trờng Đại học Kỹ thuật. Nội dung giáo trình gồm 2 phần: Phần thứ nhất là nhiệt động học Kỹ thuật, do PTS. Hoàng Ngọc đồng biên soạn. Phần này gồm 7 chơng, trong đó trình bày các khái niệm, các định luật tổng quát của nhiệt động học và ứng dụng của nó để khảo sát các quá trình, các chu trình nhiệt động. Phần thứ hai là truyền nhiệt và phần phụ lục, phần này do PTS. Nguyễn Bốn biên soạn. Phần này gồm 5 chơng, trong đó trình bày các khái niệm, các định luật cơ bản của các phơng thức trao đổi nhiệt và ứng dụng của nó để khảo sát các quá trình trao đổi nhiệt phức hợp trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Phần phụ lục giới thiệu các bảng thông số vật lý của các chất thờng gặp trong tính toán nhiệt cho các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt trong thực tế. Bài tập ứng dụng của giáo trình này, sinh viên có thể tham khảo trong cuốn BàI tập nhiệt kỹ thuật của cùng tác giả hay của các tác giả khác trong và ngoài nớc. Giáo trình này cũng có thể dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành kỹ thuật hệ cao đẳng hoặc làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật các ngành có liên quan. Các tác giả mong đợc tiếp nhận và cảm ơn các ý kiến góp ý về nội dung và hình thức của quyển giáo trình này. Th góp ý gửi về theo địa chỉ: Khoa Công nghệ Nhiệt-ĐIện lạnh, Trờng đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng. Các tác giả . của các phơng thức trao đổi nhiệt và ứng dụng của nó để khảo sát các quá trình trao đổi nhiệt phức hợp trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Phần phụ lục giới thiệu các bảng thông số vật lý của. gặp trong tính toán nhiệt cho các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt trong thực tế. Bài tập ứng dụng của giáo trình này, sinh viên có thể tham khảo trong cuốn BàI tập nhiệt kỹ thuật của. và ứng dụng của nó để khảo sát các quá trình, các chu trình nhiệt động. Phần thứ hai là truyền nhiệt và phần phụ lục, phần này do PTS. Nguyễn Bốn biên soạn. Phần này gồm 5 chơng, trong đó trình