第十六章(传热设备).ppt

主要结构图 燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统 （4）水处理控制 防止或减少结垢 * 过程控制系统及工程 第16章 传热设备的控制 传热设备的控制 第11章 16.1 概述 16.2 传热设备的特性 16.3 一般传热设备的控制 16.4 锅炉设备的控制 16.5 加热炉的控制 16.6 蒸发器的控制 16.1 概述 对物料进行加热或冷却的设备称为传热设备 结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式 一般传热设备（以上） 特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等 传热设备的类型 16.1.1 传热方式： 传导、对流、辐射 物流接触关系： 直接接触式，间壁式、蓄热式 热量交换形式： 无相变的热量交换、有相变的热量交换 16.2 一般传热设备的控制 换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等 传热设备作用及控制 16.1.2 （1）??? 对工艺介质进行加热或冷却 （2）??? 使工艺介质发生相变 （3）??? 热量回收 主要是进行温度控制，以及一些保护性控制 控制要求： 换热器的特性 16.2 图 逆流单程换热器 G2c2 T2i G1c1 T1i G1c1 T10 G2c2 T20 ① 对象静态特性分析 基于热量平衡方程和传热速率方程， 用于系统扰动分析及静态控制设计依据假设工艺介质与载热体均无相变，而且没有热损失。 即 被加热物料得到的热量/单位时间 = 载热体放出的热量/单位时间 换热器的特性 16.2 q=KFΔT 单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式 换热器的特性 16.2 热交换过程的传热速率方程 K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差. 对于逆流单程换热器， 可取对数平均值 若 在1/3 ~ 3 之间，则可用算术平均近似 换热器的特性 16.2 热交换过程的静态方程 单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式 仿真分析（静态放大倍数）： T1i → T1o ： 式11-8 T2i → T1o ： 式11-9 换热器的特性 16.2 仿真分析（静态放大倍数）： T1o --G2 ： T1o --G1 ： 3 1 2 4 换热器的特性 16.2 严重非线性，若其它环节为线性，调节阀需选用等百分数阀。 ② 对象动态特性分析 换热器的特性 16.2 T1i→T1o ： 动态纯滞后环节 T2i→T1o、 G1→T1o 、 G2→T1o 带纯滞后的二阶惯性环节 分布参数对象：既是时间函数， 又是空间的函数 精确描述：偏微分方程， 求解困难 经验公式近似描述： 特点：简单易行 但是，当G2已经很大，而温差较小时，迟钝控制 另外，若工艺上不允许对载热体节流时，不能采用这种方案 控制方案 两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量 换热器的控制 16.3 工业介质G1 载热体 G2 TC 图16-8 ①?控制载热体流量 用载热体流量控制介质出口温度，最常用的方法 ?② 介质旁路控制 介质混合过程 控制及时（相当于前馈机理） 另外，还可以组成前馈——串级控制方案图 换热器的控制 16.3.1 图16-9 工业介质G1 载热体 G2 TC 蒸汽加热器的控制 16.3.2 ①?控制载热体流量 蒸汽发生相变，可同时通过ΔT和传热面积控制，只是要注意出口液体能够连续排出。 蒸汽作为热载体，工业常用 蒸汽G2 TC 凝液 G1 图16-12 ②?控制冷凝液排量 热载体的出口控制，通过改变F控制 控制阀控制液体，口径可以小些，液体 控制平稳，缺点：滞后 ? 蒸汽G2 凝液 TC FC G1 蒸汽加热器的控制 16.3.2 图16-14 前馈-反馈控制系统 冷凝冷却器的控制 16.3.3 缺点：控制不灵活，另外要保证液位不能过高，防止汽带液 T-L串级控制系统 热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量 气氨 TC 液氮 图16-16 ① 控制载热体流量 优点：控制平稳，对出口气相压力没有影响 冷凝冷却器的控制 16.3.3 ② 控制汽相流量 控制灵活，但出口压力波 动，若直接进入压缩机，对压缩机有影响 TC LC 液氮 气氨 传热设备的控制 16.1 概述 16.2 传热设备的特性