換熱器溫度控制系統(tǒng)-文庫吧
2025-06-22 14:01 本頁面
【正文】 速率方程的熱系數(shù)K；而對于載熱體在傳熱過程中發(fā)生相變的情況，主要是改變傳熱方程中的△Tm。?、調(diào)節(jié)傳熱平均溫差△Tm。這種控制方案滯后較小反應(yīng)迅速，應(yīng)用比較廣泛。?、調(diào)節(jié)傳熱面積F。這種方案滯后較大，只有在某些必要的場合才采用。④、將工藝介質(zhì)分路。該方案是一部分工藝介質(zhì)經(jīng)換熱,另一部分走旁路。在設(shè)計傳熱設(shè)備自動化控制方案時，要視具體傳熱設(shè)備的特點和工藝條件而定。而在某些場合，當(dāng)被加熱工藝介質(zhì)的出口溫度較低，采用低壓蒸汽作載熱體，傳熱面積裕量又較大時，為了保證溫度控制平穩(wěn)及冷凝液排除暢通，往往以冷凝器流量作為操縱變量，調(diào)節(jié)傳熱面積，以保持出口溫度恒定。由于本次設(shè)計的任務(wù)控制換熱器被加熱物料出口溫度，工藝過程主要就是冷熱流體熱交換，且外來干擾因素主要是載熱體的流量變化，故選擇單回路控制系統(tǒng)便可以達到預(yù)定的控制精度。 工藝流程圖和系統(tǒng)方框圖單回路控制系統(tǒng)又稱為簡單控制系統(tǒng)，是有一個被控對象、一個檢測元件及變送器、一個調(diào)節(jié)器和一個控制器所構(gòu)成的閉合系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易于分析設(shè)計，投資少、便于施工，并能滿足一般的一般生產(chǎn)過程的控制要求，因此在生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用，其方框圖如下圖所示。 圖 單回路控制系統(tǒng)方框圖其中，被控變量：被加熱物料的出口溫度； 操縱變量：載熱體的流量。如圖所示：測量元件及變送器對冷物料出口溫度進行測量，得到測量值Ym并傳送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器把Ym與內(nèi)部給定值 Ys比較得到偏差信號e按一定的調(diào)節(jié)運算規(guī)律計算出控制信號，并將控制信u號傳送給執(zhí)行器，執(zhí)行器接收到控制信號u，自動的改變閥門的開度，改變蒸汽的流量。、被控對象特性研究換熱器是傳熱設(shè)備中較為簡單的一種，也是最常見的一種。通常它兩側(cè)的介質(zhì)(工藝介質(zhì)和載熱體)在換熱過程中均無相變。換熱器換熱的目的是保證工藝介質(zhì)加熱(或冷卻)到一定溫度。為保證出口溫度平穩(wěn)，滿足工藝要求，必須對傳遞的熱量進行調(diào)節(jié)。 被控變量的選擇影響一個生產(chǎn)過程正常操作的因素很多,應(yīng)為獨立變量,人們最關(guān)心的是對換熱器中介質(zhì)即冷流體的溫度和壓力的自動控制與調(diào)節(jié),而在這兩項當(dāng)中,、產(chǎn)量、效率及安全性,即本系統(tǒng)把換熱器出口水溫作為被控參數(shù). 操縱變量的選擇 在控制系統(tǒng)中，用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量就是操縱變量。將出口溫度維持在一定值，影響冷物料出口溫度的有很多因素，比說冷物料的流量，載熱體的流量，載熱體的溫度等。冷物料是工藝所需要的，不能選用冷物料作為被控變量，而若選載熱體溫度作為操縱變量，改變其溫度還需改變其他工藝過程如鍋爐的溫度，考慮工藝合理性，我選擇對熱流體流量進行控制，保證出口溫度的穩(wěn)定。 被控對象特性換熱器系統(tǒng)在連續(xù)生產(chǎn)中，其控制原理可通過熱量平衡方程和傳熱速率方程來分析，這個方案的控制流程圖如圖3。 圖3 換熱器的溫度控制系統(tǒng)工藝流程圖為了處理方便，不考慮傳熱過程中的熱損失，根據(jù)能量守恒定律，熱流體失去的熱量應(yīng)該等于冷流體吸收的熱量，熱量平衡方程為：式中，q為傳熱速率（單位時間內(nèi)傳遞的熱量）；G為質(zhì)量流量；c為比熱容；T為溫度。式中的下標(biāo)處1為載熱體；2為冷流體；i為入口；o為出口。傳熱過程中的傳熱速率為：式中，K為傳熱系數(shù)；F為傳熱
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