流化床反应器温度串级控制系统设计.doc

中北大学课程设计说明书 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 9 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc313390499 第一章 流化床的工作原理 PAGEREF _Toc313390499 \h 2 HYPERLINK \l _Toc313390500 1.1流化现象 PAGEREF _Toc313390500 \h 2 HYPERLINK \l _Toc313390501 1.2流化床的种类与结构 PAGEREF _Toc313390501 \h 2 HYPERLINK \l _Toc313390502 1.3流化床反应器的特性 PAGEREF _Toc313390502 \h 3 HYPERLINK \l _Toc313390503 第二章 流化床的一般控制方法 PAGEREF _Toc313390503 \h 4 HYPERLINK \l _Toc313390504 第三章 丙烯腈温度串级控制系统的设计 PAGEREF _Toc313390504 \h 6 HYPERLINK \l _Toc313390505 3.1控制系统方框图 PAGEREF _Toc313390505 \h 6 HYPERLINK \l _Toc313390506 3.2仪表的选型及参数的确定 PAGEREF _Toc313390506 \h 6 HYPERLINK \l _Toc313390507 3.2.1温度的测量 PAGEREF _Toc313390507 \h 6 HYPERLINK \l _Toc313390508 第四章 控制系统的仿真 PAGEREF _Toc313390508 \h 12 HYPERLINK \l _Toc313390509 4.1各个环节传递函数及各个参数的确定 PAGEREF _Toc313390509 \h 12 HYPERLINK \l _Toc313390510 4.2控制系统的simulink仿真 PAGEREF _Toc313390510 \h 13 HYPERLINK \l _Toc313390511 4.4温度串级控制与单回路控制的比较 PAGEREF _Toc313390511 \h 14 HYPERLINK \l _Toc313390512 第五章 课程设计总结 PAGEREF _Toc313390512 \h 17 HYPERLINK \l _Toc313390513 第六章 结束语 PAGEREF _Toc313390513 \h 18 流化床的工作原理 流化床反应器是气相反应常用的一种反应器。当反应气体通过反应器时，催化剂颗粒受到气流的作用悬浮起来，在反应器内作剧烈的翻滚、流动，整个系统与流动的或沸腾的液体很相像，所以称流化床或沸腾床。它既具有化学反应器的共同点，又具有自身的特点。 1.1流化现象 对于固定床反应器，因为催化剂是固定的。流体实际上只能在催化剂颗粒间的孔隙内穿流，不但催化剂的表面反应受到限制，降低了催化剂利用率。而且，床层的温度分布不均匀，不能保证各部分都在最适宜的温度条件下进行化学反应。如果减少颗粒大小，增加气流温度，且让气流由下自上通过，当气流速度达到某一值以后，催化剂在床内处于气流的湍动状态，大大增加了催化剂和气流的接触面积，既增加了催化剂的利用率，又改善了温度分布，这种固体在气流作用下产生像流体一样流动状态称流化态。 1.2流化床的种类与结构 为了保证流化和一定反应温度以及回收催化剂等原因，使流化床结构不同于固定床。 1.2.1流化床的种类 大体上可以分为单器和双器；单层和多层；圆柱床和圆锥床；自由床和限制床等几类。 1.2.2流化床反应器的结构 为适应流化状态、传热和催化剂回收等作用，流化床结构一般都由壳体、气体分布装置、内部构件、换热装置、气固分离装置和固体颗粒加卸载装置等组成。 1.3流化床反应器的特性 1.3.1流化床内温度分布比较均匀 在流化床内固体颗粒成湍动状态。因此，带来两个重要结果：传热系数大，床内温度均匀。流化床内由于颗粒的湍动，颗粒之间碰撞机会多，所以固体颗粒之间传热很快，而固体主要又是悬浮状态，所以传热面积很大，大大增加了气体和固体之间的传热速率，另外，还由于固体颗粒不断与换热器壁相碰撞，使得床层与换热器的传热系数也大大增加。高的传热系数，不仅导致热量容易移去，而且使得床层内温度均匀，不论是径向还是轴向温度基本上一致。 1.3.2反应物料流速的影响 反应物料流速变化给反应器带来两个方面的问题，一是对反应放出的热量的影响，另一是对传热系数的影响。 1.3.3关于传热系数K的