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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