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第六章 传热设备的控制 列管式换热器 管式换热器结构图 套管式换热器 再沸器 氨冷器 冷凝器 锅炉 6.1 传热设备的特性 研究静态特性的意义： 过程扰动分析：操纵变量选择及控制方案确定的基础； 求取放大倍数：作为系统分析及控制器参数整定的参考； 分析在各种条件下的放大系数K0与操纵变量（调节介质）流量的关系，作为控制阀选型的依据。 6.1 传热设备的特性 6.1.1. 传热过程的两个基本方程式 （1）传热速率方程式 q— 传热速率，J / h； U— 传热总系数，J / m2·K·h，U是衡量热交换设备传热性能好坏的一个重要指标； Am— 平均传热面积，m2； ??m—平均温度差，K（是换热器各个截面冷、热两流体温度差的平均值）。 6.1 传热设备的特性 6.1.1. 传热过程的两个基本方程式 （2）热量衡算式 根据流体在传热过程中发生相变与否，可分为两种情况。 ①． 流体在传热过程中发生相的变化，则： 式中 q—传热速率，J / h； G—流体发生相变的重量流量（冷凝量或汽化量），kg / h； —流体的相变热（冷凝热或汽化热），J / kg。 ② ． 流体在传热过程中无相的变化，则 式中 G—流体的重量流量，kg / h； C—流体在进、出口温度范围内的平均比热，J / kg ·K； θo—流体出换热器的温度，K； θi—流体进换热器的温度，K。 6.1 传热设备的特性 6.1.1. 传热过程的两个基本方程式 （2）热量衡算式 当不考虑热损失时，热流体放出的热量应该等于冷流体吸收的热量，其基本形式有： 6.1 传热设备的特性 6.1.2换热器静态特性的基本方程式 （1）热量平衡关系式 式中 ： q— 传热速率，kJ / h； G— 重量流量，kg / h； C— 平均比热，kJ/ kg·K； ?— 温度，K。 6.1 传热设备的特性 （2）传热速率关系式 式中： ??m是平均温差，逆流、单程条件下是一个对数平均值： 算术平均值可表示为： 6.1 传热设备的特性 （3）换热器静态特性的基本方程 由： 推出： 6.2.一般传热设备的控制 调节载热体流量——改变传热系数U和平均温差Δθm 调节载热体的气化温度——改变传热平均温差Δθm 将工艺介质分路——解决饱和问题和纯滞后 控制传热面积——改变传热面积Am 6.2一般传热设备的控制 检测元件安装：注意尽量减小检测变送环节造成的时滞和减小时间常数。 控制阀的选取：被控过程具有较大时间常数和时滞，具有非线性饱和特性，因此，控制阀宜选用等百分比流量特性。 控制规律：可选用比例和积分，因过程增益一般较小，因此选用的比例度一般较小。当时间常数较大时宜添加微分控制，改善过程动态控制性能。 控制方案：以单回路控制为主，根据扰动变化的频度、幅度等，可采用串级、前馈-反馈控制，必要时，可使用选择性控制系统。 6.4锅炉的控制 什么是锅炉？ 广义上说，锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体。 锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 锅炉的结构:炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙 锅炉的分类 　　1、按烟气在锅炉流动的状况分：水管锅炉、锅壳锅炉（火管锅炉）、水火管组合式锅炉 　　2、按锅筒放置的方式分：立式锅炉、卧式锅炉 　　3、按用途分：生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉、车船用锅炉 　　4、按介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉 　　5、按安装方式分：快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉 　　6、按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉 　　7、按水循环分：自然循环、强制循环、混合循环 　　8、按压力分：常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉