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1、辽宁工业大学课程设计说明书（论文）辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控111班学号：110301013学生姓名：金兆鑫指导教师：王铁超起止时间：2014年12月15-26日本科生课程设计（论文）摘要本次课设为基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计，任务是冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对其进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。当用热水加热不能满足出口温度要求时，则在同时使用蒸气加热。要求测量范围在0-180℃、控制温度1
2、40±2℃、最大偏差5℃，本次课程设计采用分程控制系统通过一个控制器控制两个阀门进而控制两个参数实现废水和蒸汽的换热过程，选择合适的温度变送器、温度控制器、电气阀门定位器、气动阀组成相应的控制系统实现题目要求，确定算法。进行仿真分析。本次设计特点是节省资源，不浪费热量。采用分程控制系统可以实现节能，通过MATLAB仿真进行分析总结。关键词：换热器；分程控制；节能；算法II本科生课程设计（论文）目录第1章绪论1第2章课程设计的方案论证22.1概述22.1.1系统对象特性分析22.1.2系统方案论证22.1.3确定设计方
3、案32.2系统组成总体结构4第3章各种仪表的设计选择53.1温度变送器的选择设计53.2阀门定位器的选择63.3执行器的选择设计73.4控制器的选择设计83.5PID控制算法9第4章系统仿真或模拟调试10第5章课程设计总结12参考文献13II本科生课程设计（论文）第1章绪论换热技术的发展，换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计, 在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30% , 在炼油厂中占全部工艺设备的40% 左右, 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场
4、的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64% 。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期, 无论是换热器传热管件, 还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变, 其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。换热技术的应用前景，近几年来, 随着高温热管技术研究的不断成熟和深入, 高温热管换热器的应用
5、领域逐渐扩大, 目前已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。在冶金、化学、陶瓷、建材及轻工等工业生产中, 常需要500℃以上的清洁空气以满足助燃、干燥和供氧等需要, 采用高温热管空气加热器可以轻易地达到这一要求, 并且从根本上解决常规空气加热器所无法解决的传热难题。 高温热管技术在喷雾干燥中的应用取得成功, 并已收到了令人满意的实际效果。根据现场测试的参数表明, 高温热管换热器达到的某些性能指标, 是其他类型热风发生器所达不到的, 因而在某些特定工况条件下的应用也是无法取代的换热器的国内现状，照其功能可命名，如冷凝器
6、、蒸发器、再热器、过热器等，按换热部件的特点可分为：管壳式换热器、翅片管式换热器、板式换热器（包括板片式换热器和板翅式换热器）。对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面。节能减排已成为我国“十二五”期间重要战略的举措，高效节能换热器的研究也成为当今地下换热领域研究的热点。所以现在的换热器越来越向高精尖的技术水品发展14本科生课程设计（论文）第1章课程设计的方案论证1.1概述本次课设为基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计，任务是冷物料通过热交换器用热水（工业
7、废水）和蒸汽对其进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。当用热水加热不能满足出口温度要求时，则在同时使用蒸气加热。要求测量范围在0-180℃、控制温度140±2℃、最大偏差5℃。运用MATLAB仿真观察出口温度是否满足设计要求。1.1.1系统对象特性分析本次设计主要是在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对其进行加热。被控对象是换热器出口温度。控制对象是蒸汽阀和热水（工业废水）阀。通过PID运算对被控对象进行温度控制。应用场合:换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一，在多种
8、化工厂应用非常广泛是目前节省热能的主要工业手段。系统功能介绍:本系统的功能是利用蒸汽和工业废水对换热器进行温度转换，使热能应用到其他地方，以节省热能。本系统采用两种变量来控制换热器出口温度，使系统更加节能，更加经济。1.1.2系统方案论证方案一：利用两个单回路控制系统分别控制蒸汽和工业废水，对换热器进行换热，保证出口温度始终保持在140±2℃，
