VÆSKETANK MED OPPVARMING

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: blandetank_oppvarmet.exe (klikk for å laste ned). Simulatoren kjører umiddelbart etter nedlasting ved å trykke Åpne i nedlastingsvinduet. Alternativt kan du først lagre en kopi av exe-filen på en selvvalgt katalog på PC'en og deretter kjøre exe-filen, hvilket starter simulatoren.

Beskrivelse av systemet som simuleres

I denne simulatoren simuleres et termisk system i form av en blandetank (tank med omrøring) med oppvarming og med væskegjennomstrømning. Temperaturen i tanken påvirkes av forskjellige variable, og temperaturen beregnes og plottes fortløpende.

Labens frontpanel viser systemets utforming. Systemets matematiske modell kan finnes fra energibalanse benyttet på væsken i tanken. Energibalansen kan uttrykkes med følgende 1. ordens differensiallikning:

crVdT/dt = P + cw(T_i - T) + U(T_o - T)

der

• T [^oC] er temperaturen i væsken i tanken
• T_i [^oC]  er innløpstemperaturen
• T_o [^oC]  er omgivelsestemperaturen
• c [kJ/(h K)] er væskens spesifikke varmekapasitet (h = hour = time)
• r [tonn/m³] er væskens tetthet.
• w [tonn/h] er væskens massestrøm gjennom tanken
• V [m³] er tankens volum
• U [J/h] er totalt varmeovergangstall (mellom tank og omgivelser)

Det er modellen ovenfor som er implementert i labens simulator.

Mål

Målet er å utvikle en forståelse av de dynamiske egenskapene for en blandetank med oppvarming og væskegjennomstrømning, som på mange måter er et typisk termisk system.

Motivasjon

Blandetanksystemer er sentrale i industriprosesser. Varmebeholdere, varmevekslere og batchreaktorer kan betraktes som blandetanksystemer dynamisk sett.

Oppgaver

Dersom ikke annet blir angitt, skal du bruke forhåndsverdiene for de enkelte parametrene (forhåndsverdien fås tilbake via høyreklikk / Reinitialize to Default på det aktuelle elementet på frontpanelet).

1. Bli kjent med systemet/modellen: Observer i simuleringer hvordan temperaturen T i tanken avhenger kvalitativt av følgende variable og parametre:
   • Innløpstemperaturen T_i (endres f.eks. som et sprang) 
   • Massestrømningen w (kan økes og avtas jevnt).
   • Omgivelsestemperaturen T_i.
   • Varmeovergangstallet U (kan økes og avtas jevnt, men start med f.eks. U=500.

    

2. Statisk arbeidspunkt: Det er spesifisert at den statiske verdien av temperaturen i tanken, T_s,  skal være 40 grader C. Innløpstemperaturen antas å være lik T_i0  = 20 grader C. Beregn ut fra den statiske versjonen av modellen ovenfor hvilken konstant effekt, P₀, som kreves. Bruk da standardverdiene av prosessparametrene vist på frontpanelet når laben kjører. Bekreft det beregnede resultatet med en simulering.

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 27.10.03. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.