換熱器出口溫度比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書-文庫吧資料
2024-09-04 12:20本頁面
【正文】 【 3】 換熱器由于兩側(cè)都不發(fā)生相變化，一般均為分布參數(shù)對(duì)象。為此 ，也用圖來表示這個(gè)通道的靜態(tài)關(guān)系。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 6 圖 3 T10與 G1的靜態(tài)關(guān)系 (4)冷流體流量 2G 對(duì)熱流體出口溫度 1oT 的影響，即 21oGT? ?? 通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。從上式很難分清兩者之間的關(guān)系，因此，常用下圖來表示這個(gè)通道的靜態(tài)關(guān)系。同樣對(duì)式（ 15）進(jìn)行增量化，令 1 0iT??，可得 : 101 1 1 1 12211 12iTT G c G cK F G c? ?? ???????? （ 18） （ 18）式表明， 11ioTT??與 之間也為線性關(guān)系。對(duì)上式 ⑤ 進(jìn)行增量化，令 2 0iT??，則可得 : 1 0 11 1 1 1 12211 12iiTTT G c G cK F G c? ? ? ?? ???????? （ 16） 由 ⑥ 式可求得 11ioTT? ?? 通道的靜態(tài)放大倍數(shù)為 : 101 1 1 1 122111 12iTT G c G cK F G c? ??? ???????? （ 17） 該式表明， 1iT? 與 1oT? 之間為線性關(guān)系，其靜態(tài)放大倍數(shù)為小于 1的常數(shù)。算術(shù)平均值為： ? ? ? ?2 1 2 1+= 2i o o iT T T TT ??? （ 14） 對(duì)上述公式進(jìn)行整理后得到： 1121 1 1 1 12211 12oiiiTTTT G c G cK F G c? ?? ???????? （ 15） 上式為逆流、單程列管式換熱器靜態(tài)特性的基本表達(dá)式。 另外，傳熱過程中的 ? ?7傳 熱 速 率 為 q KF T?? （ 12） 式中， K 為傳熱系數(shù)； F 為傳熱面積； T? 為兩流體間的平均溫差。靜態(tài)特性推導(dǎo)的兩個(gè)基本方程式一熱量平衡關(guān)系式及傳熱速率方程式為了處理方便，不考慮傳熱過程中的熱損失，則熱流體失 去的熱量應(yīng)該等于冷流體吸收的熱量，? ?7熱 量 平 衡 方 程 為 ? ? ? ?1 1 1 i 2 o 2 2 2 2 i oq G c T T G c T T? ? ? ? （ 11） 式中， q 為傳熱速率 (單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量 )； G 為質(zhì)量流量； c 為比熱容； T 為溫度。靜態(tài)特性的求得，可以作為控制方案設(shè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的擾動(dòng)分析。1iT 分別為熱流體和冷流體的入 口溫度，分別為熱流體和冷流體的出口溫度，而 12cc、 分別為熱中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 4 流體和冷流體的比熱容。反之，如果被加熱物料出口溫度低于給定值，可將冷凝 液控制閥開大，增大傳熱面積，使傳熱量相應(yīng)增加。此時(shí)調(diào)節(jié)閥裝在冷凝液的排出管線上?？紤]經(jīng)濟(jì)性 ，旁路的流量通常占總流量 的 10%～ 30%。 所 以反 應(yīng) 及時(shí)， 過程 的滯后 并不 直接顯 示出 來，適用于 停留時(shí) 間較 長的換 熱器 。該 控制 方案中被控 變量是 冷流 體和熱 流體 混合后 的溫 度 ，熱 流 體溫度 大于 設(shè)定溫 度， 冷流體 溫度 小于設(shè)定溫 度，通 過控 制冷熱 流體 流量的 配比 ， 使混 合 后的溫 度等 于設(shè)定 溫度 。這里采用三通控制閥來改變進(jìn)入換熱器的載熱體流量與旁路流量的比例，這樣既可以改變進(jìn)入換熱器的載熱體流量，又能保證載熱體總流量不受影響。 2) 控制載熱體旁路流量 【 4】流量控制 當(dāng)載熱體本身也是一種工藝物料，其流量不允許變化時(shí)，可采用此控制方 11ioTT? 案。 改變載熱體流量是應(yīng)用最為普遍的控制方案，多適用于載熱體流量 1G 的變化對(duì)溫度影響較靈敏的場合。載熱體流量 1G 增加，一方面使溫差 T? 增加，另一方面?zhèn)鳠嵯到y(tǒng)數(shù) K 也會(huì)增加，但在通常情況下傳熱系統(tǒng)數(shù) K 變化不大，所以經(jīng)常忽略?？刂戚d流體流量實(shí)質(zhì)上是改變 T? 。 其控制原理可通過熱量平衡方程和傳熱速率方程來分 析。調(diào) 節(jié) 熱量 有 以下幾種方式。換熱 器換 熱的目 的是 保證工 藝介 質(zhì)加 熱 (或 冷 卻 )到一 定溫中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 2 度 。 如圖 1【 1】 換熱器的控制方法 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 。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等 非金屬材料 以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等 金屬材料 制成。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強(qiáng)的物料，因此，要求制造 換熱器 的材料具有抗強(qiáng)腐蝕性能。 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 1 一． 換熱器工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 換熱器的簡介及分類 換熱器是一種用來進(jìn)行熱量交換的工藝設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。 2．撰寫課程設(shè)計(jì)說明書一份（ A4 紙）。對(duì)在完成以上設(shè)計(jì)過程所進(jìn)行的有關(guān)步驟：如設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證 、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)收獲。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)中的被控對(duì)象（控制裝置），獨(dú)立完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，達(dá)到較好的控制效果。 （ 3）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力； （ 4）培養(yǎng)查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書的能力； （ 5）培養(yǎng)編寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 中北大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 學(xué)生姓名： 馬沖 學(xué) 號(hào)： 1002034306 學(xué) 院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 題 目： 換熱器出口溫度比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 高強(qiáng) 職稱 : 副教授 陸輝山 職稱 : 副教授 2020年 12 月 30 日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2020/2020 學(xué)年第 1 學(xué)期 學(xué) 院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 學(xué) 生 姓 名： 馬沖 學(xué) 號(hào)： 1002034306 課程設(shè)計(jì)題目： 換熱器出口溫度比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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