12传热设备的控制.ppt

18.1.1传热设备的结构类型18.1.2热量传递的方式18.1.3传热设备的动态特点18.2.1对象静态模型18传热设备的自动控制18.1概述18.2对象的静态数学模型18.4热交换器的控制方案18.5加热炉的控制18.1概述炼厂、化工厂、乙烯等装置加热炉TC101TI101出口温度工艺介质载热介质TI101TC101LC101LI101换热器工业及民用锅炉等工艺介质燃料给水锅炉气包蒸汽传热设备的控制——温度控制油田加热炉工艺介质燃料油缓冲段TI101TC101传热设备：用以实现冷热两流体换热的设备。换热方式：⑴直接换热——冷热两流体直接混合；⑵间接换热——冷热两流体有间壁隔开，石化居多。间接换热设备的结构型式典型的传热设备换热器加热炉锅炉列管式、夹套式，蛇管式、套管式等。特殊的传热设备，特殊的结构和传热方式夹套式蛇管式列管式套管式1、热传导稳定导热，热传导速率为：-“负号”：热流方向与温度梯度方向相反热量的传递方向——由高温物体传向低温物体，传热的动力是温差传热的方式｛热传导对流热辐射2、对流①冷流体与壁面的传热速率②热流体与壁面的传热速度所引起的热量传递的大小可用对流传热速率方程式表达：3、热辐射热能以电磁波辐射的形式向空间发射，到达另一物体被部分吸收以转变为热。过程：热能辐射能热能温度热辐射分布参数：指对象的输出(被控变量)随距离、时间而变化。（1）传热设备的分布参数特性①两侧均无相变（两侧均为分布参数）②两侧均有相变（两侧均可近似为集中参数）③一侧有相变（一侧为集中参数，一侧视混合情况定）集中参数：指对象的输出(被控变量)不随距离、时间而变化。（2）纯滞后及测量滞后(时间常数)较大①化工生产中，经常不允许冷热流体接触，不允许伴有物质交换，多数为间壁式传热。②测温元件加保护套管的滞后热流体()?间壁()?间壁()?冷流体对流热传导对流18.2对象的静态数学模型在稳态条件下，对象的输出变量与输入变量之间的函数关系。输出：T1O输入：T1i、T2i、G1、G2对象的静态数学模型：建立模型的作用：①作为干扰分析、操纵变量选择及控制方案确定的基础；②求取放大系数，用于系统分析及控制器参数整定；③分析在各种条件下K与流量的关系，用于控制阀特性的选择。假设：无热损失（1）热量平衡关系式①冷热流体均为液相：显热交换，热流放热=冷流吸热②载热体为气相，冷流为液相，载热体出口与入口温度相等，且热流出口为液相。③冷热流体均为气相，热交换过程中只发生相变（2）传热速率方程式由传热定律，热流体向冷流体的传热速率把三式联立两侧流体平均温差（3）换热器静态特性基本方程（逆流、单程、列管式）逆流单程列管式换热器静态数学模型：①x2小时，放大倍数大,x2大时，放大倍数小，出现饱和。

②x2很大时，采用载热体做操纵量不再合适，宜考虑其他方案，如工艺介质分路。

01234567800.10.20.30.40.50.60.70.80.91yx1=0.5x1=1.0x1=2x1=4x2求静态放大倍数：(1)求导法对于列管式换热器，如果选定T1o为受控变量，G2为操纵变量，T1i为主要干扰，求得控制通道和干扰通道的静态放大倍数：18.2.2对象的静态放大倍数准备工作：(2)确定受控制变量、操纵变量及主要干扰(由工艺关系及要求)(1)建立系统的静态数学模型⑵增量法即将模型中的受控变量、操纵变量和干扰变量均写成对稳态值的增量形式，然后相比而得到放大倍数：注意：增量法适合于用实验法测取放大倍数；求导法适合于应用模型表达式求取放大倍数。①使工艺介质达到规定的温度②在工艺过程中加入或除去一定的热量③用以改变物料的相态④回收热量换热的目的：（1）控制载热体流量TC载热体18.4换热器的控制方案一、两侧均无相变化的控制方案热量平衡算式

18.4换热器的控制方案载热体放出（吸收）的热量=介质吸收（放出）的热量