Разработка и исследование автоматической системы регулирования и стабилизации температуры на основе выявленных закономерностей работы термостата

• Автор: Потехин, Дмитрий Станиславович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ковров
• Количество страниц: 169 с. : ил.

1 Принципы построения и особенности систем регулирования температуры

2 Моделирование тепловых процессов, протекающих в термостате и определение передаточной функции объекта регулирования

1.1 Постановка задачи построения системы стабилизации

температуры

1.2 Конструктивно технологические особенности

термостатов

1.3 Анализ методов построения систем регулирования и

поддержания температуры

1.4 Особенности устройств измерения температуры,

применяемых в системах стабилизации температуры

1.5 Выбор исполнительных элементов

термостабилизирующих устройств
1.6 Основные принципы построения прецизионной системы
регулирования температуры
Выводы
2.1 Методы исследования тепловых процессов, протекающих в термостате
Математическая модель многослойного термостата прибора для комплексного определения физических свойств жидких сред
Выбор конструкции объекта регулирования термостата с помощью математической модели Исследование нелинейных элементов системы регулирования температуры и определение их передаточной функции Выводы
Разработка автоматической системы регулирования температуры для прибора, определяющего физические параметры жидкостей
Выбор аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей автоматической системы установления и стабилизации температуры Синтез системы автоматического регулирования температуры измерительного прибора, определяющего физические параметры жидкостей ПЭВМ и аналогоцифровые элементы получения и обработки информации о тепловых процессах, протекающих в термостате
Особенности программных средс тв, обеспечивающих функционирование системы Вы воды
4 Обоснование точностных
характеристике термостата
4.1 Точность определения физических параметров жидких
сред прибором, в состав которого входит термостат
4.2 Влияние точности установления температуры на точность
определения физических параметров жидкостей
Выводы
Заключение Литература Приложение 1 Приложение 2 Приложение
Список основных обозначений
АЦП аналогоцифровой преобразователь
КПД коэффициент полезного действия
ПТС полупроводниковые термосопротивления
ПЭВМ персональная электронновычислительная машина
САР система автоматического регулирования
ОС обратная связь
ООС отрицательная обратная связь
ТКС температурный коэффициент сопротивления
ТСМ термосопротивление медное
ТСП термосопротивление платиновое
ЦАП цифроаналоговый преобразователь,
ЦЭВМ цифровая электронновычислительная машина
УЗ ультразвук
ШИМ широтноимпульсная модуляция
ЭВМ электронновычислительная машина
I тип ПЭВМ
, , 4, 2, i операционные среды для ПЭВМ
передаточная функция
Т температура
температурный градиент
время
т постоянная времени
электрическое сопротивление
сила тока
и электрическое напряжение
Р мощность
8, ЭДС электродвижушая сила
О количество теплоты
8 площадь
V объем
X коэффициент теплопроводности
х температуропроводность
А тепловая проводимость с тепловой поток
СV количество теплоты, выделяемое в объеме вещества в единицу времени
с удельная теплоемкость среды
С теплоемкость р плотность среды
1п масса
5 коэффициент Зеебека
V2 оператор Лапласа.
Введение


Выявить взаимосвязи между характеристиками управляющег о воздействия и тегглофизичсскими свойствами объекта тепловою регулирования. Разработать конструкцию автоматической системы регулирования и стабилизации температуры. Исследовать экспериментально систему автоматического регулирования и стабилизации температуры. В уточнении математической модели распределения тепловых полей в многослойных структурах путем изменения способа задания граничных условий. В обосновании способа уменьшения температурного градиента в объекте теплового регулирования путем введения экранирующих внешние тепловые поля теплопроводных оболочек. В установлении функциональной взаимосвязи между количеством теплоты, рассеивающимся в окружающую среду и распределением температуры в объекте теплового регулирования. В создании программного обеспечения метода моделирования тепловых полей. В разработке регулируемою термостата с малым временем переходного процесса, работающего автономно в составе измерительной системы для комплексного исследования физических свойств жидких сред. Физики Ковровской государственной технологической академии, а также в СКБ АО Завод им. Дегтярева для автоматизированного экспрессанализа качества бензина, бензино масляных смесей, моторных масел, используемых в двухтактных двигателях внутреннего сгорания. Результаты работы по теме диссертации докладывались в период с по гг. На международных и всероссийских научнотехнических конференциях, проходивших в г. Нижнем Новгороде, в г. Коврове и в г. Па научнотехнических и научнометодических конференциях Ковровской Государственной технологической академии. Основное содержание диссертации представлено в печатных работах, опубликованных в материалах научнотехнических конференций , , , , , , , , , и в одной статье, опубликованной в журнале , по результатам работы было подано 6 заявок на изобретения 8,9, 0, 1, 2, 3. В главе 1 рассматриваются принципы построения термостатов различного назначения и исполнения, анчизируются их преимущества и недостатки, исследуются различные типы термочувствительных элементов и производится их сравнительный анализ по техническим характеристикам. Исследуются различные типы тепловых насосов и анализируются области их наиболее эффективной работы. Рассматриваются особенности построения термостатов, стабилизирующих температуру жидких сред. Основные результаты обзора опубликованы в работах , , . Целью настоящей работы является разработка и исследование высокоточного термостата со встроенной автоматической системой регулирования и стабилизации температуры, работающего автономно в составе измерительного комплекса по определению физических параметров жидких сред. Параметры жидкости в таком комплексе определяются по дифференциальным уравнениям, описывающим движение поршня в кольцевом зазоре под действием сил тяжести, Архимеда, вязкого зрения, электромагнитной и других сил. Принципы работы и технические возможности подобной системы опубликованы в , , , , , . Рис. Ультразвуковое устройство для комплексного измерения физических параметров жидких сред. Нарис. Пельтье теплоизолирующая оболочка теплопроводная оболочка. Прежде всего он предназначен для проведения экспрессанализа качества рабочих и технологических жидкостей, для которых в соответствии с ГОСТ 4. Система показателей качества продукции. Нефтепродукты. Топлива жидкие. Номенклатура показателей. С и С. Вовторых, он ориентирован на проведение исследований биологических жидкостей водных растворов белков и аминокислот. Особенностью поведения белков явля гея то, что они денатурируют при температурах выше С , а вода, как известно, замерзает при температуре 0С. Поэтому температурный диапазон, требуемый для проведения исследований, ограничен диапазоном 0С. ГОСТ регламентирует точность поддержания температуры термостатом не менее 0,1 С. Разница температур любых точек объема жидкости иными словами неравномерность температуры в пределах тсрмостатируемого объема по окончании переходного процесса стабилизации температуры также не должна превышать величину 0,1 С.