The work is devoted to the temperature control system at the outlet of a shell and coil heat exchanger with a variable heat exchange area, subjected to a change in the surface area by changing the level of the heated coolant in the heat exchanger. The aim of the study is to develop a model for the process of changing the heat exchange surface area and a temperature control system at the outlet of such a heat exchanger when the level of the liquid changes. The set goal is achieved by solving the following problems: development of discretization schemes for a system of differential equations describing the dynamics of the heat exchanger, development of an automatic control system for the temperature at the heat exchanger outlet by changing the heat exchange surface area of the heat exchanger and assessing the possibility of compensating disturbances. The most significant results are: discretization schemes for equations of dynamics of a heat exchanger with a variable heat exchange surface area, the use of which makes it possible to improve the accuracy of modeling and in the substantiation of the structure and choice of parameters of the controller. The paper presents two discretization schemes for differential equations of the dynamics of heat exchanger: a scheme using the method of lines and the method of running counting. It has been established that when using a scheme using two pumps to level control, the dynamics of the object depends on the sign of the derivative of the control signal.

Lucrarea este dedicată sercetării sistemului de control al temperaturii la ieșirea unui schimbător de căldură cu o suprafața variabilă de schimb de căldură, supusă unei schimbări suprafeței prin variația nivelului lichidului încălzit din schimbătorul de căldură. Scopul studiului este de a dezvolta un model pentru procesul de schimb a suprafeței de schimb de căldură și un sistem de control al temperaturii la ieșirea unui astfel de schimbător de căldură atunci când nivelul se modifice. Scopul stabilit este atins prin rezolvarea următoarelor probleme: dezvoltarea schemelor de discretizare pentru un sistem de ecuații diferențiale care descriu dinamica schimbătorului de căldură, dezvoltarea unui sistem de control automat al temperaturii la ieșirea schimbătorului de căldură prin modificarea suprafeței de schimb de căldură. al schimbătorului de căldură și evaluarea posibilității de compensare a perturbațiilor. Cele mai semnificative rezultate sunt: scheme de discretizare pentru ecuațiile de dinamică ale unui schimbător de căldură cu o suprafață variabilă de schimb de căldură, a căror utilizare face posibilă îmbunătățirea preciziei modelării. Semnificația rezultatelor obținute constă în fundamentarea structurii și alegerea parametrilor controlerului sistemului de dirijare. Lucrarea prezintă două scheme de discretizare pentru ecuații diferențiale ale dinamicii schimbător: o schemă care utilizează metoda liniilor și metoda numărării rulante. S-a stabilit că atunci când se utilizează o schemă care are două pompe pentru a controla nivelui lichidului în schimbător de căldură, dinamica obiectului depinde de semnul derivatei semnalului de control. Semnificația practică a muncii științifice constă în faptul că rezultatele muncii pot fi utilizate în sistemele de control de proiectare pentru diferite tipuri de schimbătoare de căldură.

Работа посвящена системе управления температурой на выходе теплообменника с переменной площадью теплообмена при условии изменения площади поверхности посредством изменения уровня нагреваемого теплоносителя в теплообменнике. Целью исследования является разработка модели процесса изменения площади поверхности теплообмена и системы управления температурой на выходе такого теплообменника при изменении уровня. Поставленная цель достигается посредством решения следующих задач: разработка схем дискретизации системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику теплообменника, разработка САУ температурой на выходе теплообменника посредством изменения площади поверхности теплообмена теплообменника и оценка возможности компенсации возмущений. Наиболее существенными результатами являются: схемы дискретизации уравнений динамики теплообменника с переменной площадью поверхности теплообмена (ТО с ППТО), использование которых позволяет повысить точность моделирования ТО с ППТО. Значимость полученных результатов состоит в обосновании структуры и выбора параметров регулятора ТО с ППТО. В работе приведены две схемы дискретизации дифференциальных уравнений динамики ТО с ППТО: схема с использованием метода прямых и метода бегущего счета. Установлено, что при использовании схемы с использованием двух насосов для регулирования ППТО динамика объекта зависит от знака производной сигнала управления (при положительном знаке производной сигнала управления объект описывается системой уравнений с запаздыванием (величина значения которого пропорциональна амплитуде управляющего воздействия), а при отрицательном знаке производной сигнала управления объект описывается системой уравнений без запаздывания. Установлено, что, несмотря на переменность структуры объекта в зависимости от знака управления, возможно применения для регулирования выходной величины стандартных ПИД-регуляторов. Практическая значимость научной работы заключается в том, что результаты работы могут быть использованы при проектировании систем управления различными типами теплообменных аппаратов.