2023/1/51傳熱設(shè)備的控制2023/1/52工業(yè)生產(chǎn)過程中,用于進(jìn)行熱量交換的設(shè)備稱為傳熱設(shè)備。傳熱過程中冷熱流體進(jìn)行熱量交換時(shí)可以發(fā)生相變化或不發(fā)生相變。熱量的傳遞可以是熱傳導(dǎo)、熱輻射或熱對(duì)流實(shí)際傳熱過程中通常是幾種熱量傳遞方式同時(shí)發(fā)生。根據(jù)傳熱過程中熱交換的兩種流體是否接觸,可分為直接接觸式、間壁式和蓄熱式等三種概述2023/1/53使工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的溫度，以使化學(xué)反應(yīng)或其他工藝過程能很好進(jìn)行。在過程中加入所需吸收的熱量或除去放出的熱量，使工藝過程能在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行使工藝介質(zhì)改變相態(tài)。回收熱能。傳熱設(shè)備的控制目標(biāo)概述2023/1/54概述傳熱設(shè)備簡(jiǎn)況2023/1/55傳熱設(shè)備的特性研究靜態(tài)特性的目的：過程擾動(dòng)分析：作為控制閥選型和控制方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)計(jì)算放大系數(shù)：作為系統(tǒng)分析和控制器參數(shù)整定的參考分析對(duì)象特性：作為控制閥特性選擇的依據(jù)2023/1/56傳熱設(shè)備的特性傳熱設(shè)備工藝計(jì)算的基本方程式（一）熱量衡算式：熱流體放出熱量=冷流體吸收熱量+熱損失

發(fā)生相變時(shí)：冷凝（汽相→液相）或汽化（液相→汽相）相變時(shí)流體的溫度不變傳熱速率冷熱流體均有相變：僅有一種流體相變：2023/1/57傳熱設(shè)備的特性傳熱設(shè)備工藝計(jì)算的基本方程式（一）熱量衡算式：熱流體放出熱量=冷流體吸收熱量+熱損失

不發(fā)生相變傳熱速率冷熱流體均不發(fā)生相變2023/1/58傳熱設(shè)備的特性傳熱設(shè)備工藝計(jì)算的基本方程式（二）傳熱速率方程對(duì)數(shù)平均值算術(shù)平均值2023/1/59問題：針對(duì)逆流單程列管式熱交換器，巳知入口條件（G1,T1i,G2,T2i）,要求計(jì)算穩(wěn)定條件下工藝介質(zhì)的出口溫度T1o。其中c1,c2分別為相應(yīng)介質(zhì)的比熱。換熱器靜態(tài)特性2023/1/510假設(shè)工藝介質(zhì)與載熱體均無相變，而且沒有熱損失。即被加熱物料得到的熱量/單位時(shí)間

=載熱體放出的熱量/單位時(shí)間熱交換過程的熱量平衡方程2022/12/2911K為傳熱系數(shù)數(shù)；Fm為傳熱面積積；ΔTm為傳熱壁兩兩側(cè)流體的的平均溫差差.對(duì)于逆流單單程換熱器器，可取對(duì)數(shù)數(shù)平均值值若在1/3-3之間，則則可用算算術(shù)平均均近似熱交換過過程的傳傳熱速率率方程2022/12/2912換熱器靜態(tài)態(tài)特性方程程2022/12/2913影響冷流體體出口溫度度的擾動(dòng)有有冷流體流量量G1、冷流體入入口溫度T1i、冷流體平均均比熱容c1、載熱體的的平均比熱熱容c2載熱體流量量G2、載熱體入入口溫度T2o、換熱器的傳傳熱總系數(shù)數(shù)K和平均傳熱熱面積Fm等。換熱器的控控制分析2022/12/2914當(dāng)冷流體、、載熱體確確定，換熱熱器設(shè)備確確定后，冷冷流體平均均比熱容c1、載熱體的的平均比熱熱容c2、換熱器的的傳熱總系系數(shù)K和平均傳熱熱面積Fm等確定操縱變量是載熱體流流量G2，主要擾動(dòng)變變量是冷流體熱熱量G1、冷流體入入口溫度T1i和載熱體入入口溫度T2o。換熱器的控控制分析2022/12/2915（擾擾動(dòng)動(dòng)通通道道一一））冷流流體體流流量量到到出出口口溫溫度度通通道道的的增增益益K1該通通道道的的靜靜態(tài)態(tài)放放大大系系數(shù)數(shù)K1〈〈0,輸入入輸輸出出間間呈呈非非線線性性關(guān)關(guān)系系。。表表明明：：冷冷流流體體流流量量增增加加，，冷冷流流體體出出口口溫溫度度降降低低（（斜斜率率為為負(fù)負(fù)））且且隨隨冷冷流流體體流流量量增增大大，，冷冷流流體體出出口口溫溫度度降降低低量量減減小小換熱熱器器的的靜靜態(tài)態(tài)放放大大系系數(shù)數(shù)2022/12/2916冷流流體體入入口口溫溫度度到到出出口口溫溫度度通通道道的的增增益益K2該通通道道的的靜靜態(tài)態(tài)放放大大系系數(shù)數(shù)K2〈〈1,輸入入輸輸出出間間呈呈線線性性關(guān)關(guān)系系。。表表明明：：冷冷流流體體出出口口溫溫度度變變化化量量小小于于冷冷流流體體入入口口溫溫度度的的變變化化量量（擾擾動(dòng)動(dòng)通通道道二二））換熱熱器器的的靜靜態(tài)態(tài)放放大大系系數(shù)數(shù)2022/12/2917載熱體流流量到出出口溫度度通道的的增益K4該通道的的靜態(tài)放放大系數(shù)數(shù)K4>0,輸入輸出出間呈非非線性關(guān)關(guān)系。表表明：載載熱體體流量增增加，冷冷流體出出口溫度度升高（（斜率為為正）但但隨載熱熱體流量量增大，，冷流體體出口溫溫度趨于于飽和（控制通通道）換熱器的的靜態(tài)放放大系數(shù)數(shù)2022/12/2918變量分析析：?被擾變量量：冷流流體出口口溫度?操作變量量：載熱熱體熱量量?擾動(dòng)變量量：冷流流體入口口溫度、、流量及及載熱體體入口溫溫度系統(tǒng)特性性分析：：非線性性特性，，飽和特特性控制方案案的確定定2022/12/2919選擇原則則：使系系統(tǒng)總的的開環(huán)放放大系數(shù)數(shù)保持恒恒定定值控制制系統(tǒng)：：假設(shè)擾動(dòng)動(dòng)是冷流流體或載載熱體的的入口溫溫度，負(fù)負(fù)荷線移移動(dòng)根據(jù)選型型原則應(yīng)應(yīng)選對(duì)數(shù)數(shù)或拋物物線特性性的控制制閥假設(shè)擾動(dòng)動(dòng)是冷流流體的流流量，負(fù)負(fù)荷線變變化根據(jù)選型型原則應(yīng)應(yīng)選對(duì)數(shù)數(shù)或拋物物線特性性的控制制閥隨動(dòng)控制制系統(tǒng)：：負(fù)荷線不不變，設(shè)設(shè)定值變變化根據(jù)選選型原原則應(yīng)應(yīng)選對(duì)對(duì)數(shù)或或拋物物線特特性的的控制制閥綜上分分析，，應(yīng)選選對(duì)數(shù)數(shù)或拋拋物線線特性性的控控制閥閥控制閥閥流量量特性性的選選擇2022/12/2920被控變變量(1)被加熱熱/冷卻介介質(zhì)的的出口口溫度度（無無相變變）；；(2)加熱/冷卻所所需的的熱量量（有有相變變），，如精精餾塔塔底再再沸器器的蒸蒸發(fā)量量?？刂谱冏兞?1)調(diào)載熱熱體的的流量量；(2)調(diào)節(jié)傳傳熱平平均溫溫差；；(3)調(diào)傳熱熱面積積；(4)將工藝藝介質(zhì)質(zhì)分路路，一一路經(jīng)經(jīng)換熱熱，另另一路路走旁旁路。。換熱器器的控控制問問題2022/12/2921改變傳傳熱系系數(shù)K和平均均溫差差ΔTm改變平平均溫溫差ΔTm換熱器器的控控制方方案2022/12/2922改變傳熱熱面積Fm換熱器的的控制方方案2022/12/2923被控變量量：工藝藝介質(zhì)的的出口溫溫度?？刂谱兞苛浚喝剂狭嫌突蛉既剂蠚獾牡牧髁?。。主要干擾擾：工藝介質(zhì)質(zhì)的進(jìn)料料溫度、、流量、、組分；；燃料油油/燃料氣的的壓力、、流量、、成分（（或熱值值）；燃燃料油的的霧化情情況；空空氣充分分情況；；火嘴的的阻力，，爐膛壓壓力等。。加熱爐的的控制問問題2022/12/2924加熱爐的的單回路路控制2022/12/2925出口口溫溫度度對(duì)對(duì)爐爐膛膛溫溫度度的的串串級(jí)級(jí)控控制制出口口溫溫度度對(duì)對(duì)燃燃料料油油流流量量的的串串級(jí)級(jí)控控制制加熱熱爐爐的的串串級(jí)級(jí)控控制制（（一一））2022/12/2926出口口溫溫度度對(duì)對(duì)燃燃料料油油壓壓力力的的串串級(jí)級(jí)控控制制采用用浮浮動(dòng)動(dòng)