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Modelling of calibration steam flowmeter test bench

Le, Nam Tuan Phuong (2004). Modelling of calibration steam flowmeter test bench. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The present project develops simulation methods for the test bench that serves to calibrate the steam flowmeters by using steam as working fluid. The test bench contains a condenser, the purpose of which is to condense the steam. By maintaining a steady-state regime, the weight of condensate measured during a given period of the time is used to calibrate the steam flowmeter.

Two mathematical models are developed in this project for the heat transfer process within the condenser, which is a shell-and-tube heat exchanger. The first model is based on neural network theory for predicting steam temperature, pressure, flow and the height of condensate. The input parameters to this model include the opened-closed position of the control valves and the inlet temperature of the cooling water.

The second model (physical model) is based on the mass and energy conservation principles. For increasing the accuracy, the condenser is divided into control volumes to which the mass and energy balances are applied. The model describes the dynamic response of the system at different locations including the condensate level and the steam pressure within the heat exchanger. The input values are the opened-closed position of the valves, the flow rate and inlet temperature of cooling water.

Both of these models give satisfactory results compared with experimental data. However, the physical model is preferred by its capability of explaining the relationships between parameters. It is suggested for a future work that physical model is applied to a multivariable control system for the regulation of the level of condensate and the steam pressure.

Titre traduit

Modélisation d'un banc d'essai de calibration des débitmètres de vapeur

Résumé traduit

Ce présent projet développe des méthodes de simulation pour le banc d'essai utilisé pour calibrer le débitmètre de vapeur en utilisant la vapeur comme le fluide de travail. Ce banc d'essai est équipé avec un condenseur de vapeur. Le condensât mesuré dans une période de temps donnée en régime permanent est employé pour calibrer le débitmètre.

Deux modèles mathématiques sont développés pour étudier le transfert de chaleur dans le condenseur. Il s'agit d'un échangeur thermique de type tube et calandre. Basé sur la théorie du réseau de neurones, le premier modèle est pour prédire la température, la pression et le débit du vapeur et la hauteur du condensât. Les paramètres d'entrée pour ce modèle sont la position d'ouverture des valves de contrôle et la température d'entrée de l'eau de refroidissement.

Le second modèle (modèle physique) est basé sur la conservation de la masse et de l'énergie. Pour augmenter la précision, le condenseur est divisé en volumes de contrôle auxquels l'équilibre de la masse et de l'énergie sont appliqué. Le modèle décrit la réponse du système en différentes variables, y compris le niveau du condensât et la pression de la vapeur dans l'échangeur thermique. Les valeurs d'entrée de ce modèle sont la position d'ouverture des valves, le débit et la température d'entrée de l'eau de refroidissement.

Ces deux modèles donnent de bons résultats comparés aux données expérimentales. Cependant, le modèle physique est préféré grâce à sa capacité de construire des relations entre des paramètres physiques du problème. Il est suggéré que dans le futur travail, ce modèle soit employé pour modéliser un système de contrôle à multivariables, qui est pour la régulation du niveau du condensât et la pression de la vapeur.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis submitted to École de technologie supérieure in fulfillment of the requirements for the degree of master in engineering mechanics". Bibliogr.: f. [78]-[79].
Mots-clés libres: Calibration, Condensat, Debit, Debitmetre, Echangeur, Fluide, Mathematique, Mesure, Modele, Modelisation, Neurone, Physique, Reseau, Simulation, Thermique, Vapeur
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lamarche, Louis
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Kajl, Stanislaw
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 28 avr. 2011 17:50
Dernière modification: 06 déc. 2016 21:42
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/676

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