Giáo trình hình thành công thức ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p2 doc

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