传热设备控制ppt课件.ppt

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1、11.1概述对物料进行加热或冷却的设备称为传热设备结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式一般传热设备（以上）特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等传热设备的类型11.1.1传热方式：传导、对流、辐射物流接触关系：直接接触式，间壁式、蓄热式热量交换形式：无相变的热量交换、有相变的热量交换传热设备的类型11.1.1（a）列管式换热器液体1进口液体2入口液体1出口花板液体2出口列管11.2一般传热设备的控制换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等传热设备作用及控制11.1.2（1）   对工艺介质进行加热或冷却（2）   使工艺介质发生相变（3）   热量回收主要是进行

2、温度控制，以及一些保护性控制控制要求：换热器的控制11.2.1图11-2逆流单程换热器G2c2T2iG1c1T1iG1c1T10G2c2T20①对象静态特性分析基于热量平衡方程和传热速率方程用于系统扰动分析及静态控制设计依据（1）特性分析换热器的控制11.2.1q=KFΔT单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式(11-6)仿真分析（静态放大倍数）：T1i→T1o：式11-8T2i→T1o：式11-9换热器的控制11.2.1仿真分析（静态放大倍数）：T1o--G2：T1o--G1：3124换热器的控制11.2.1图11-4图11-5②对象动态特性分析换热器的控制

3、11.2.1T1i→T1o：式11-11动态纯滞后环节T2i→T1o、G1→T1o、G2→T1o式11-12带纯滞后的二阶惯性环节分布参数对象：既是时间函数，又是空间的函数精确描述：偏微分方程，求解困难经验公式近似描述：特点：简单易行但是，当G2已经很大，而温差较小时，迟钝控制另外，若工艺上不允许对载热体节流时，不能采用这种方案（2）控制方案两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量换热器的控制11.2.1工业介质G1载热体G2TC图11-7① 控制载热体流量用载热体流量控制介质出口温度，最常用的方法②介质旁路控制介质混合过程控制及时（相当于前馈机理）另外

4、，还可以组成前馈——串级控制方案图换热器的控制11.2.1图11-9工业介质G1载热体G2TC蒸汽加热器的控制11.2.2① 控制载热体流量蒸汽发生相变，可同时通过ΔT和传热面积控制，只是要注意出口液体能够连续排出。蒸汽作为热载体，工业常用蒸汽G2TC凝液G1图11-11② 控制冷凝液排量热载体的出口控制，通过改变F控制控制阀控制液体，口径可以小些，液体控制平稳，缺点：滞后蒸汽G2凝液TCFCG1蒸汽加热器的控制11.2.2图11-14前馈-反馈控制系统冷凝冷却器的控制11.2.3缺点：控制不灵活，另外要保证液位不能过高，防止汽带液T-L串级控制系统图11-1

5、6热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量气氨TC液氮图11-15①控制载热体流量优点：控制平稳，对出口气相压力没有影响冷凝冷却器的控制11.2.3②控制汽相流量控制灵活，但出口压力波动，若直接进入压缩机，对压缩机有影响TCLC液氮气氨11.3锅炉设备的控制11.3锅炉设备的控制11.3.1概述主要结构图P199图11-19燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统锅炉产生蒸汽，而蒸汽一般是过程设备的能量来源——动力设备，而蒸汽质量对过程生产有直接影响作用：分类：锅炉有多种分类，根据锅炉用途、燃料性质（煤、油、气）、压力（高、中、低）结构：（4）水处理控制防

6、止或减少结垢主要控制系统11.3.1概述（1）汽包水位控制保持水量与蒸汽量的物料平衡（2）燃烧控制保证燃烧的经济性和安全性（3）蒸汽控制控制过热蒸汽的温度11.3.2锅炉汽包水位的控制锅炉的汽包水位控制一般比较严格汽包水位的控制是锅炉和蒸汽用户的平稳、安全的保证水位过高——影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，使过热蒸汽温度下降水位过低——可能全部汽化，产生危险汽包水位的动态特性影响因素多主要讨论水流量、蒸汽流量—L特性11.3.2锅炉汽包水位的控制①   给水流量W—L阶跃响应H曲线 ，相当于积分加纯滞后环节给水温度越低，纯滞后时间越大τττWHH1Hτtt曲线

7、H——汽包水位，开始上升，然后再下降，“虚假水位”现象11.3.2锅炉汽包水位的控制②蒸汽流量D—L曲线H1——D突然增加，物料平衡，水位下降曲线H2——D突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，气泡增加，水位上升H1H2H③   对给水扰动控制滞后蒸汽气泡省煤器给水LC11.3.2锅炉汽包水位的控制（1）单冲量控制系统汽包水位的单回路控制，“单冲量”—汽包水位适用于负荷小的锅炉三个问题：①   不能克服虚假水位带来的后果②   对蒸汽负荷的变化控制不灵敏前馈（蒸汽流量）—反馈（汽包水位）控制系统11.3.2锅炉汽包水位的控制（2）双冲量控制系统为了克服虚假水

8、位现象，引入蒸汽流量，“双冲量”I=C