Студенческий сайт КФУ - ex ТНУ » Учебный раздел » Учебные файлы »Коммуникации и связь

Аппаратно-программный комплекс измерения влажности пара

Тип: дипломная работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать
Купить
Способ определения сухости пара. Разработка топологии печатной платы. Технология программирования микроконтроллеров. Построение оптимизированного сетевого графика. Технология разработки работы по интерфейсу USB. Расчет сметной стоимости проектирования.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Исследовательский раздел

1.1 Исследование предметной области

1.1.1 Способ определения сухости пара

1.1.2 Выбор средств аппаратно-программной реализации

1.2 Развернутое техническое задание

2. Специальный раздел

2.1 Разработка структурной схемы

2.2 Разработка алгоритмов работы

2.3 Разработка электрической принципиальной схемы

2.4 Разработка программного кода

2.5 Разработка топологии печатной платы

2.6 Разработка интерфейса

3. Технологический раздел

3.1 Технология разработки работы по интерфейсу USB

3.2 Технология программирования микроконтроллеров

4. Раздел «Безопасность жизнедеятельности»

4.1 Анализ опасных и вредных факторов, сопутствующих работе на ПЭВМ

4.2 Расчет освещенности рабочего места оператора

4.3 Экологическая оценка переработки узлов компьютерной техники, содержащей драгметаллы

5. Экономический раздел

5.1 Планирование разработки аппаратно-программного комплекса с использованием метода СПО

5.2 Построение оптимизированного сетевого графика

5.3 Расчет технико-экономических показателей и экономической эффективности проекта

5.3.1 Расчет сметной стоимости проектирования программного модуля

Заключение

Список использованных источников

Приложение А, Графический материал

Приложение Б, Исходный код программы

Введение

Причиной, послужившей началом к разработке аппаратно-программного комплекса измерения влажности пара стало то, что при использовании водяного пара в системах теплоснабжения в них образуется конденсат, значительно снижающий теплоемкость водяного пара, как следствие -- отдачу тепла потребителю.

Проблема заключается в том, что потребитель вынужден платить не только за предоставляемое тепло, но и за конденсат, который он получает вследствие пересыщения водяного пара при прохождении точки росы. Потребитель платит за, по сути, несуществующее тепло, что вызывает совершенно очевидное недовольство со стороны потребителя.

Данную задачу возможно решить двумя методами: поставляя большее количество теплоты потребителю, со снижением прежней удельной себестоимости единицы теплоты, что чревато большими финансовыми потерями со стороны поставщика, либо каким-либо образом отслеживать сухость водяного пара и поддерживать ее на уроне, необходимом для поставки достаточного количества теплоты.

Второй способ возможно реализовать посредством перегревания пара в отопительном котле, то есть нагреванию пара до температуры более 100 °С, что , в свою очередь, обеспечивает сухость пара на достаточном уровне.

Главной проблемой в таком случае являются неизбежные затраты на перегрев пара, которые, соответственно, необходимо свести к минимуму; в противном случае такой способ поддержания сухости пара становится экономически неэффективным. Эта проблема так же решаема введением эффективного способа мониторинга сухости пара.

Научная новизна работы заключается в том, что разработан метод мониторинга сухости пара в трубопроводе, либо теплосистеме, позволяющий эффективно отслеживать и оперативно контролировать (поддерживать) необходимый уровень сухости пара, со своевременным оповещением оператора.

(Способ измерения защищен патентом РФ № 1772705 G 01 N 25/60 (дата публикации 20.11.2009г.)

Практическая значимость работы состоит в том, что предложенный метод мониторинга влажности пара позволяет достоверно обнаружить в автоматическом режиме снижение сухости водяного пара ниже, чем критическое допустимое значение, и, в свою очередь, оперативно устранить проблему, то есть перегреть пар до состояния полного отсутствия конденсата, либо довести сухость пара до приемлемого значения, таким образом сократив расходы на перегрев пара до минимума; при этом потребитель получает заявленное поставщиком количество теплоты, экономя, в свою очередь, свои финансы.

1. Исследовательский раздел

1.1 Исследование предметной области

1.1.1 Способ определения сухости пара

Изобретение относится к области средств измерения, а именно к устройствам, служащим для измерения степени сухости пара в системах контроля тепловых потерь в тепловых сетях, величины коэффициента полезного действия турбинных агрегатов тепловых и атомных электростанций.

По определению степень сухости пара x есть отношение массы сухого пара mC к массе влажного пара, равной сумме масс сухого пара mC и капельной влаги mК в том же объеме:

х = mC /( mC + mК). (1)

Известен способ измерения сухости пара, включающий непрерывный отбор пробы из потока влажного пара, его редуцирование, измерение давления в потоке влажного пара, конденсацию отбираемой пробы в объем воды, измерение температуры воды до участка конденсации, а также измерение расхода, давления и температуры потока воды после участка конденсации [2]. Способ, как видно из описания, для реализации требует применения большого количества измерительных средств, образующих каналы измерений температур, давлений, расходов воды и пара; стабилизаторов расхода воды и пара, устройство редуцирования пара. Поскольку каждое средство измерений обладает погрешностью, увеличивающую общую погрешность результата измерений, то рассматриваемый способ отличается большим объемом технических средств и высокой погрешностью.

Наиболее близким по технической сущности является «Способ определения степени сухости влажного водяного пара» по патенту России 1772705. Согласно способу измеряют температуру пробы влажного пара, нагревают ее до полного испарения влаги, измеряют температуру нагретой пробы и количество энергии на ее нагрев, далее перегревают нагретую пробу, измеряют температуру и энергию на перегрев пробы; весовое количество влажного пара определяют из уравнения теплового баланса перегрева, а весовое количество влаги в отобранной пробе - из уравнения теплового баланса нагрева пробы пара и с учетом полученного значения весового количества влажного пара. Недостатками известного способа являются техническая сложность его реализация и большая погрешность результата измерений.

Первый недостаток связан с большим количеством нагревателей и средств измерений - нагревателей влажного и перегретого пара; измерителей электрической энергии, затраченной на нагрев пара; измерителей температуры. Кроме того, необходимо иметь стабилизатор массового расхода пара, в противном случае невозможно однозначно связать энергию на нагрев и массу нагреваемого пара, определяемую конвективным теплообменом, толщинами теплового и гидравлического пограничных слоев пара, эпюрой скоростей потока.

Большая погрешность измерения связана с:

- большим количеством средств измерений, каждое из которых обладает своей погрешностью, вносимой в результат измерений степени сухости;

- неучтенными факторами, связанными с процессами конвективного теплообмена, в первую очередь, различными объемными расходами пара в первом и втором нагревателе;

- неучтенными тепловыми потерями, связанными с теплообменом с окружающей средой.

Целью изобретения является упрощение технических средств для измерения сухости влажного пара и повышение точности измерения.

Рисунок 1. Эскиз измерительной камеры.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения сухости пара, включающего отбор пробы влажного пара, измерение его температуры, измерение температуры перегретой пробы и последующий расчет степени сухости, пробу постоянной массы пара подвергают изохорическому нагреву, дополнительно измеряют давления пробы до и после нагрева, причем измерения температур и давлений производят последовательно во времени одним средством измерения температуры и одним средством измерения давления соответственно.

На рисунке представлен пример реализации предлагаемого способа. Устройство, реализующее способ, содержит измерительную камеру 1 постоянного объема, установленную в паропровод 2. С двух концов камера 1 сообщается с паропроводом через запирающие клапаны 3. Внутри камеры расположен нагреватель 4, чувствительные элементы датчиков абсолютного давления 5 и температуры 6. Электрическое питание клапанов и нагревателя, промежуточные измерительные преобразователи каналов измерения давления и температуры и вычислитель условно не показаны.

Возможен вариант выполнения устройства вне паропровода 2, при котором пар к измерительной камере 1 подводится по трубам. В этом случае снижаются требования к тепловой стойкости электрических обмоток запирающих клапанов и упрощаются конструкции узлов подвода электрической энергии, но, с другой стороны, появляются дополнительные требования по теплоизоляции всех элементов устройства и прочности корпуса измерительной камеры 1.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии клапаны 3 открыты и в измерительную камеру 1 поступает пар из паропровода 2 с абсолютными температурой Т1, давлением Р1 и степенью сухости х. Давление Р1 и температуру Т1 измеряют соответственно каналами давления с датчиком давления 5 и температуры с термопреобразователем 6.

Другие файлы:

Проектирование устройства для поддержания постоянной влажности в теплице
Простейшие приборы для измерения влажности. Расчет необходимого количества влаги для оптимальной относительной влажности воздуха в теплице. Устройства...

Аппаратно-программный комплекс для идентификации объектов управления на основе вещественного интерполяционного метода
Разработка аппаратно-программного комплекса для осуществления идентификации объектов управления на основе вещественного интерполяционного метода. Анал...

Измерения влажности
В книге рассматриваются теоретические основы электрических и других физических методов измерения влажности твердых материалов, жидкостей и газов, хара...

Технология разработки программного продукта
Создание электронного учебника "Визуальные и не визуальные компоненты Delphi". Основные требования к организации интерфейса. Логическая структура и те...

Аппаратно-студийный комплекс областного телецентра
Состав аппаратно-студийного комплекса: назначение, архитектура и оборудование. Акустические характеристики помещений. Расчет системы вентиляции, звуко...