封闭式染缸蒸汽节能方式的设计与研究

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1、中图分类号TP271学校代码10356 UDC621密级公开硕士学位论文MASTERDISSERTATION封闭式染缸蒸汽节能方式的设计与分析TheDesignandResearchofStreamEnergySavingModeoftheClosedDyeVat作者郑哈专业领域控制工程校内导师朱云教授校外导师马龙博高工申请学位专业硕士论文类型应用分析二〇一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的分析工作和取得的分析成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的分析成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本分析所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明

3、）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日致谢首先要感谢的是我的导师朱云老师，本分析及学位论文是在他的悉心指导和热切关怀下完成的。朱老师严谨求学的学习态度和精益求精的工作作风深深激励着我，不仅在学业上给予我指点，更是教会了我一生都受用的人生道理，让我不断地蜕变和成长，明白责任的含义并逐渐学会担当，在此向朱老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时感谢我的校外实习导师，以及实习期间的同事们金工、陈工、王工和向工，在我实习生活中给予了我无微不至的关怀和帮助，从他们身上我也学到了很多东西。分析生的

4、生涯即将结束，在这几年的生涯里，也要感谢我的师姐谢程程、师兄王丽辰、师妹易丽、周蕾蕾、室友沈佳丽、朱好以及仰南305楚显玉等诸位同窗好友们，在学习和生活上我们互相帮助互相激励，一起走过的岁月里有微笑也有汗水。这三年有了你们的陪伴让我的生活变得更加精彩，生活让我学会了坚强，同时我也会更加地珍惜以后的生活。最后，要感谢我的父母，是你们给予了我生命，呵护我长大成人，并在物质上和生活上无私奉献，让我顺利完成我的分析生学业生涯。在此衷心感谢帮助和陪伴我的每一个人！郑哈2015年6月封闭式染缸蒸汽节能方式的设计与分析

5、摘要：印染行业中存在着“三高”现象，高耗能、高耗水、高污染。染布过程是印染工艺过程中的重要组成部分。本文分析染布过程中的加热方式和控制方式来寻求耗能最少，又符合工艺要求的方式，达到节能目的。首先，查阅文献，了解国内印染行业发展现状、发展方向并结合国外印染行业现状分析存在的问题；其次，明确具体的分析对象、目标，制定具体分析方案；最后分析仿真结果得到相关结论。本文的主要工作如下：（1）选择了具体的分析对象——封闭式染缸，明确了具体的分析过程——染布的工艺工程，选择了具体分析的加热方式——蒸汽加热方式。以蒸汽、

6、热力学、流体力学的相关知识作为理论基础，建立了能量守恒模型和控制模型，为下文的分析打下基础。（2）换热器是染缸换热的核心部分，能量交换都在其中进行，其换热效果关系着温度控制效果，影响节能效率，因此设计一个适合此过程的换热器来保障换热效果很重要。首先选定换热器类型——管壳式换热器。其次，根据设计指标选择管束管径、排列方式及管壳程流体配置，并计算换热量、平均温差以及所需换热面积，确定管束长度以及数量，再计算管内压降，验证压降是否在合理范围之内。最后将设计的换热器模型，导入到FLUENT软件中进行仿真，验证设计

7、的换热器能否达到换热要求。（3）根据不同的加热过程，制定相应的控制策略。升温过程要求在一定时间范围内将温度升到指定温度，对温度的稳定程度要求不高，而上色过程主要是在恒温过程中进行的，对温度稳定程度要求很高，因此主要在升温过程中寻求最优控制方式实现节能。恒温过程连续加热利用模糊PID控制维持温度稳定，升温过程采用分段加热的方式，利用MATLAB软件计算得到不同的分段控制方式，再比较各加热方式之间消耗的蒸汽量，得到最优的控制方式。（4）采用组态王软件对染缸加热系统进行模拟仿真，根据实际搭建模拟仿真界面，利用D

8、DE通讯实现MATLAB和组态王的数据通讯，将最优控制结果直观地显示在实时曲线中。同时，还可利用报表将历史数据记录下来，供以后数据查阅和比对。关键词：控制方式；温度控制；模糊PID；蒸汽节能；温度误差分类号：TP271UDC621ITheDesignandResearchofStreamEnergySavingModeofTheClosedVatAbstract：The"threehigh"phenomenonexistinp