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41傳熱設備控制-展示頁

2025-03-10 19:05本頁面
  

【正文】 cGq ???? 第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) 2.傳熱速率方程式 由傳熱定理可知,熱流體向冷流體的傳熱速率可按下式計算: mq KF t?= ( 42) 式中, K—— 傳熱系數(shù),單位為 kcal/(℃ 第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) 圖 列管式換熱器原理 1.熱量平衡關系式 在忽略熱損失的情況下,冷流體所吸收的熱量,應等于熱流體放出的熱量,其熱量平衡關系式為 ( 41) 式中, q—— 傳熱速率,單位是 J/s; G1, G2—— 分別為載熱體和冷流體的質量流量,單位是 kg/h; c1, c2—— 分別為載熱體和冷流體的比熱容,單位是 J/(kg 熱量的傳遞總是由高溫物體傳向低溫物體,兩物體之間的溫差是傳熱的推動力。而建立數(shù)學模型的意義,從自控的角度理解,可體現(xiàn)為如下三個方面: ① 作為控制方案設計時系統(tǒng)的擾動分析,以選擇操縱變量和確定控制方案; ② 靜態(tài)放大系數(shù)也能作為系統(tǒng)分析和控制器參數(shù)整定的參考; ③ 作為控制閥流量特性選擇的依據(jù)。對于某些傳熱設備,也需要增加有約束重要條件的控制,以對生產(chǎn)過程和設備的安全起到保護作用。 ③ 回收熱量。 ② 某些工藝過程需要改變物料的相態(tài)。 第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) ① 使工藝介質達到規(guī)定的溫度,以使化學反應或其他工藝過程能很好地進行。 生產(chǎn)過程中進行傳熱的目的主要有三種。傳熱設備的種類很多,主要有換熱器、蒸汽加熱器、再沸器、冷凝器及加熱爐 等。 熱量傳遞的方式有 熱傳導、對流和熱輻射 三種,而實際的傳熱過程很少是以一種方式單純進行的,往往由兩種或三種方式綜合而成。第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) 傳熱設備的控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,根據(jù)工藝的要求,經(jīng)常需要 對物料進行加熱或冷卻來維持一定的溫度 ,因此,傳熱過程是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的組成部分。為保證工藝過程的正常、安全運行,必須對傳熱設備進行有效的控制。傳熱設備主要用來對物料進行加熱或冷卻,以維持一定的溫度。由于它們的傳熱目的不同,被控變量也不完全一樣。如下所述。對工藝介質進行加熱或冷卻,有時在工藝過程中加入吸收的熱量或除去放出的熱量,使工藝過程能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行。根據(jù)工藝過程的需要,有時加熱使工藝介質汽化;有時則冷凝除熱,以使氣相物料液化。 根據(jù)傳熱設備的傳熱目的,傳熱設備的控制主要是熱量平衡的控制,一般取溫度作為被控變量。 第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) 傳熱設備的靜態(tài)數(shù)學模型 對象的靜態(tài)數(shù)學模型是指在 穩(wěn)定條件下 對象的 輸出變量(通常是受控變量)與輸入變量之間 的函數(shù)關系。 傳熱過程工藝計算的兩個基本方程式是 熱量平衡關系式 和 傳熱速率方程式 ,它們是構成傳熱設備靜態(tài)特性的兩個基本方程式。對于圖 ,假定輸出變量為 t2,輸入變量為 T G t G2,則建立該對象的靜態(tài)數(shù)學模型就是要找出 t2與 T G t G2之間的函數(shù)關系?!?); T1, T2—— 分別為載熱體入口和出口溫度,單位是 ℃ ; t1, t2—— 分別為冷流體入口和出口溫度,單位是 ℃ 。m 2 在各種不同情況下平均溫差 Δtm的計算方法是不同的,篇幅所限,在此不予詳細介紹,需要時可參考有關資料。 1.換熱器的控制 換熱器操作的目的是為了使生產(chǎn)過程中的物料加熱或冷卻到一個工藝要求的溫度。 ( 1)控制載熱體的流量 對于圖 ,由于冷、熱流體間的傳熱既符合熱量平衡方程式,又符合傳熱速率方程式,因此有下列關系式: ( 43) 式( 43)可改寫為 t2= (KFΔtm/G2c2)+ t1 ( 44) ? ? mtKFttcG ??? 1222 第四章 傳熱設備控制系統(tǒng) 從式( 45)可以判斷出,在傳熱面積 F及冷流體進口流量 G入口溫度 t1及比熱容 c2一定的情況下, 影響冷流體出口溫度 t2的主要因素是傳熱系數(shù)及平均溫差 Δtm。 如圖 ,是控制載熱體流量的方案之一,這種方案最簡單,適用于載熱體上游壓力比較平穩(wěn)及生產(chǎn)負荷變化不大的場合。從傳熱速率方程可以看出, K、 Δtm會同時減小,從而把冷流體的出口溫度 t2
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