Temat: Systemy do precyzyjnej regulacji temperatury w obiektach

Systemy do precyzyjnej regulacji
temperatury w obiektach chłodzonych o dużej
i małej pojemności cieplnej.
Temat:
Paweł Paszkowski
SUChiKl
Semestr IX
Rok akademicki 2010/2011
SPIS TREŚCI
 Regulacja temperatury oraz zadania regulacji.
 Charakterystyka pojemności cieplnej.
 Pojemność cieplna obiektu, w stosunku do środowiska
chłodzonego.
 Charakterystyka temperatury ośrodka chłodzonego.
 Systemy precyzyjnej regulacji temperatury obiektów
chłodzonych.
 Podsumowanie i bibliografia.
2
ZADANIA REGULACJI
 Regulacja – jest to utrzymywanie na odpowiednim poziomie
wymaganych warunków dla danego procesu.
Istotnymi cechami regulacji są:
 Zmniejszanie ewentualnych odchyleń parametrów,
pojawiających się na etapie regulacji.
 Adaptacja do zmiennych warunków mogących pojawić się w
otoczeniu zewnętrznym jak i wewnętrznym danego procesu.
REGULACJA TEMPERATURY
 Regulacja temperatury – jest to utrzymywanie w danym
zakresie odpowiednich temperatur, przy zastosowaniu
odpowiedniej automatyki np. chłodniczej.
W procesie chłodzenia regulacja temperatury jest nieodzownym
elementem, wpływa ona często dość istotnie na jakość i trwałość
przechowywanych produktów !!!
Niepożądanymi warunkami wpływającymi na stan temperatury są:
 Wymiana ciepła z otoczeniem, przy zmieniającej się
temperaturze i wilgotności na zewnątrz danego obiektu.
 Zyski ciepła od ludzi lub urządzeń (procesów technologicznych)
znajdujących się w przestrzeni chłodzonej.
3
CHARAKTERYSTYKA POJEMNOŚCI
CIEPLNEJ
 Pojemność cieplna – stosunek ilości ciepła doprowadzonego do
układu do odpowiadającego mu przyrostu temperatury.
C= dQ/dT
gdzie:
C - pojemność cieplna
Q - ciepło
T - temperatura
 Pojemność cieplna układu jest proporcjonalna do ilości materii
w układzie i jej rodzaju:
C=c*m
gdzie:
c - ciepło właściwe
m- masa substancji
POJEMNOŚĆ CIEPLNA OBIEKTU, W
STOSUNKU DO
ŚRODOWISKA CHŁODZONEGO
 Wpływ na pojemność cieplną w rozpatrywanym obiekcie ma:
 odpowiednia izolacja obiektu (komory chłodniczej)
 rodzaj materiałów konstrukcyjnych obiektu
 środowisko chłodnicze (wymagane parametry)
 produkt chłodzony (rodzaj, ilość, pojemność cieplna)
4
 Ważnym aspektem w obiekcie chłodzonym jest zależność:
Quch= Qz
W przypadku nie zachowania powyższej równości może
dochodzić do zaburzeń i zakłóceń (zbyt duży pobór mocy
urządzenia).
Zmiany obciążenia cieplnego obiektu
Na powyższym wykresie zauważyć można jak istotnym
aspektem jest zachowanie równowagi Quch= Qz.
W przypadku obniżenia się obciążenia cieplnego z wartości
Qzmax do Qzmin dochodzi do obniżenia się temperatury ośrodka
chłodzonego co powoduje większe zużycie energii oraz wywołać
może negatywne skutki u przechowywanych produktów.
Wówczas aby utrzymać wartość dopuszczalnej temperatury
należy przewidzieć możliwość automatycznego obniżania
wydajności urządzenia z wartości Quch do Quch’.
5
SYSTEMY PRECYZYJNEJ REGULACJI
TEMPERATURY OBIEKTÓW
CHŁODZONYCH
 System sterowania postojem i pracą sprężarki.
W wielu małych urządzeniach chłodniczych jedyną metodą
regulacji temperatury jest system on-off czyli włączanie i
wyłączanie sprężarki.
 Regulacja dwupołożeniowa za pomocą termostatu, na przykład
komorowego – na poniższym rysunku oznaczonego numerem 7.
Charakterystycznym elementem tego rodzaju sterowania jest
występowanie stosunkowo dużych wahań temperatury.
6
 Regulacja pośrednia temperatury obiektu za pomocą termostatu
parownikowego (regulowana jest temperatura parowania – na
poniższym schemacie 1).
Cechą charakterystyczną są duże zmiany temperatury parowania
przy małych wahaniach temperatury w obiekcie chłodzonym.
 Regulacja temperatury obiektu za pomocą presostatu niskiego
ciśnienia (zależność temperatury od ciśnienia – spadek ciśnienia
oznacza również spadek temperatury).
Regulacja temperatur następuje przykładowo w małych
urządzeniach np. w szafkach chłodniczych. Presostat w zależności
od działającego ciśnienia ssania załącza bądź rozłącza styki,
powodując wyłączenie bądź załączenie sprężarki.
7
 System regulacji temperatury poprzez zmianę powierzchni
wymiany ciepła (jedna sprężarka, kilka parowników).
Zmiana temperatury w każdym pomieszczeniu uzyskiwana
poprzez regulację wydajności chłodniczej każdego parownika.
Polega
na
zastosowaniu
systemu
z
zaworem
elektromagnetycznym sterowanym termostatem nastawionym na
żądaną temperaturę w obiekcie.
 System regulacji temperatury za pomocą sterowania
elektronicznego EKS 67 (zawór ciśnienia parowania i
regulator temperatury).
Działanie systemu polega na rejestracji temperatury otoczenia
za pomocą czujnika temperaturowego, który wysyła sygnał do
regulatora elektronicznego EKS 67. Jeżeli wysłany sygnał różni się
od sygnału zadanego, wtedy zawór KVQ pod wpływem sygnału z
regulatora zamyka się lub otwiera powodując mniejszy lub większy
przepływ czynnika, a tym samym obniżenie lub podwyższenie
temp. powietrza znajdującego się w komorze chłodniczej.
8
 System regulacji temperatury w ładowniach okrętów
CVQ+EPT71
Czujnik oporowy ESD, umieszczony w przestrzeni
chłodzonej kontroluje temperaturę powietrza na wyjściu z
parownika i przesyła sygnały do regulatora elektronicznego EPT
71, wówczas poprzez zawór pilotujący CVQ wymuszany jest
stopień otwarcia zaworu głównego PM. Zawór CVQ steruje pracą
zaworu głównego tak ,aby ciśnienie parowania zawsze
odpowiadało bieżącemu obciążeniu cieplnemu parownika.
9
- W przypadku tego układu możliwe jest utrzymanie temperatury
lub ciśnienia z dokładnością do ± 0.1 K lub ± 0.1%.
- System ten jest wykorzystywany w chłodniowcach i
kontenerowcach z centralnym urządzeniem chłodniczym
 Elektroniczny system regulacji temperatury przy pomocy
sterownika do precyzyjnej regulacji temperatury EKC 361.
EKC 361 i zawór (PM z pilotem CVQ) są stosowane gdy
wymagana jest precyzyjna regulacja temperatury, np.:
• w komorach do przechowywania owoców i innych produktów
spożywczych,
• w pomieszczeniach produkcyjnych w zakładach przemysłu
spożywczego,
• w chłodzeniu cieczy w procesach technologicznych.
 ICS/PM
Zawór główny ICS/PM razem z zaworem pilotowym CVQ
jest układem zależnym od spadku ciśnienia na zaworze głównym
służącym do regulacji temperatury medium ochładzanego. Zawór
pilotowy CVQ jest regulowany przez sterownik EKC 361.
10
 ICM
Zawory ICM regulują temperaturę medium ochładzanego
niezależnie od spadku ciśnienia wywołanego przepływem czynnika
chłodniczego, a stopień ich otwarcia jest regulowany sygnałem
analogowym bezpośrednio ze sterownika EKC 361.
PODSUMOWANIE
 Wiele produktów spożywczych oraz wyrobów przemysłowych
coraz częściej wymaga odpowiedniej precyzyjnej regulacji
temperatury w celu osiągania coraz mniejszych wahań i
odchyłek od wartości założonych.
 Ważnym aspektem jest też prawidłowy projekt i konstrukcja
obiektu chłodzonego (odpowiednia pojemność cieplna).
 W skutek coraz bardziej wzrastających wymagań precyzyjnego
regulowania temperatury w przyszłości wprowadzanie nowych i
nowoczesnych systemów regulacji zdaje się nieuniknione.
11
BIBLIOGRAFIA
 Z.Bonca :Automatyka chłodnicza; Wydawnictwo Wyższej
Szkoły Morskiej, Gdynia 1998
 A.Wesołowski,F.Dworski: Automatyzacja urządzeń
chłodniczych
 H-J Ullrich: Technika Chłodnicza Tom 1,IPPU Masta 2008
 H-J Ullrich: Technika Chłodnicza Tom 2,IPPU Masta 2008
 http://www.asc.waw.pl/pdf/chlodnictwo/aut_i_arm_przem/stero
wanie_i_monitoring/ekc_361.pdf
 http://pl.heating.danfoss.com/
12