换热器设备建模和仿真论文

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1、学位论文数据集中图分类号TP391．9学科分类号520．6020论文编号1001020130796密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名李珍学号2010000796获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码081l课题来源自选研究方向换热器建模与仿真论文题目换热器设备的建模与仿真关键词换热器，动态特性，建模，仿真；论文答辩日期2013年5月28日奉论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长系统仿真、安全系统工指导教师张贝克副教授北京化工大学程

2、评阅人1夏涛教授北京化工大学系统工程评阕人2张金会教授北京化工大学控制理论评阅人3评阅人4评阅人5椭员糊王晶教授北京化工大学控制科学与工程答辩委员1楚纪正教授北京化工大学过程建模与仿真答辩委员2黄克谨教授北京化工大学化工系统工程答辩委员3曹政才教授北京化工大学智能控制答辩委员4祝海江副教授北京化工大学模式识别与智能系统答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GS／T13745-9)《学

3、科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要换热器设备的建模与仿真当前石油化工领域中，换热器设备在余热回收、精馏塔塔前预热、塔顶冷凝冷却、塔底再沸等方面应用非常广泛。通常情况下，作为整套生产装置中的一个操作单元，换热器往往是在非稳定状态下运行的。因此需要对于换热器的动态特性进行研究，从而保证设置的控制系统具有优异性能，设计出的换热器能够满足不同工况、开停车、事故状态下的要求。本文从能量守恒、质量守恒等机理方程出发，对于石化系统中常见的套管式、管壳式、板式三种类型换热器的

4、无相变换热过程，以及管壳式冷凝换热过程，分别进行动态建模，并以数值积分的方法求解模型。同时，以有效度．传热单元数法(s—Mw)校验模型的稳态值，以滞后时间与时间常数来描述响应曲线的动态特征。在入口流量、温度不同组合的扰动条件下，对于套管式换热器，详细分析了设备内部轴向位置上的时间参数分布，并和相关文献数据作比对，误差较小；对于多管程管壳式换热器，给出了温度分布随时间的变化以及对于不同流动方式的性能差别；而在板式换热器中，考虑了各流道流量分布非一致性，阶段滞后效应以及流体轴向扩散效应对于换热器传热特性

5、的影响；在冷凝器中，讨论了纯质冷凝及含不凝气的混合物两种情形冷凝过程的动态变化，并对仿真结果进行分析。此外，本文还以面向对象的思想对于通用的换热器仿真软件进行设北京化工大学硕士学位论文计，完成了换热器动态仿真模型库的开发。关键词：换热器，动态特性，建模，仿真；DYNAMICMoDELLINGANDSIMULATIONOFHEATEXCHANGERABSTRACTHeatexchangersarewidelyusedinindustry．Especiallyinthefieldofpetroleuma

6、ndchemical，it’Susualtoseesteamgeneratorofheatrecoverysystemandheater,cooler,condenser,rebolierofdistillationcolumn．Asallthoseheatexchangersmostlyworkinconjunctionwithotherinstallations，theyareoftenunderunsteadyoperation．Inadditionstothisstate，asmallcha

7、ngeofheatexchangerswillbringabigeffecttotheentiresystem．Hence，thedynamicbehaviorofheatexchangersmustbeconsideredtosystemdesignandcontrolling．Inthispaper,firstly,mechanismmodelsconsistofenergyandmassconservationequationareestablishedforseveraltypesofhea

8、texchangers，includeofdoublepipe，shell-tubeandplateheatexchangersundernophasechangecondition，andshellandtubecondenserwhichistypicalinpetrochemicalsystem．Then，thenumericalintegrationmethodisusedtosolvethemodels．Andfortheanalysisofmodelout