典型操作单元的控制 传热设备的控制 戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所 浙江大学信息学院控制系 2000/1201
典型操作单元的控制 传热设备的控制 戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所 浙江大学信息学院控制系 2000/12/01
内容 0引言 热交换过程的静态特性 换热设备的控制 加热炉的控制 锅炉设备的控制
内 容 引 言 热交换过程的静态特性 换热设备的控制 加热炉的控制 锅炉设备的控制
热交换过程的静态特性 G. T T, 15115c1 工艺介质 C 载热体 问题:针对逆流单程列管式热交换器,已知入口 条件(G1,T1G2,T2),要求计算稳定条件下工艺 介质与载热体的出口温度(T1,T20)。其中c1,c2 分别为相应介质的比热
热交换过程的静态特性 G1 , T1o, c1 G2 , T2i , c 2 G1 , T1i , c 1 G2 , T2o , c2 工艺介质 载热体 问题：针对逆流单程列管式热交换器，巳知入口 条件（G1 , T1i, G2 , T2i）,要求计算稳定条件下工艺 介质与载热体的出口温度（T1o, T2o）。其中c1 , c2 分别为相应介质的比热
热交换过程的热量平衡方程 假设工艺介质与载热体均无相变,而且没有热损 失。即 被加热物料得到的热量/单位时间 =载热体放出的热量/单位时间 q1 q1=g G 22(12
热交换过程的热量平衡方程 假设工艺介质与载热体均无相变，而且没有热损 失。即 被加热物料得到的热量/单位时间 = 载热体放出的热量/单位时间 ( ) 1 1 G1 T1o T1i q = c − ( ) 2 2 G2 T2o T2i q = c − q1 = q2
热交换过程的传热速率方程 K为传热系数;Fn为传热面积; g= KFAt m△T为传热壁两侧流体的平均温差 对于逆流单程换热器, △T (2。-71)-(12-70 可取对数平均值 若77在13~3之间,则可用算术平均近似 △
热交换过程的传热速率方程 q = KFm Tm K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差. 对于逆流单程换热器， 可取对数平均值 − − − − − = i o o i o i i o m T T T T T T T T T 2 1 2 1 2 1 2 1 ln ( ) ( ) i o o i T T T T 2 1 2 1 − − 若 在1/3 ~ 3 之间，则可用算术平均近似 2 ( ) ( ) 2o 1i 2i 1o m T T T T T − + − =
热交换过程的静态方程 q1=cG1(To-71)=c2G2(2-72) q=KF(20-T1)+(72-7 C,G,(T-T) 2 (Tn-T1)=(T,-T1) C C 1+ G T: CG C KF 2 C,G 9000000000000000000000000000000000000000000000000000
热交换过程的静态方程 ( ) 2 ( ) ( ) 1 1 1 1 2 1 2 1 o i o i i o m c G T T T T T T q KF = − − + − = ( ) ( ) 1 1 1 1o 1i 2 G2 T2i T2o q = c G T −T = c − 1 ( ) 2 1 ( ) ( ) 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 o i i i o i m T T c G c G T T T T KF c G − − = − − + + + = − − 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 c G c G KF T T c G T T m i i o i
热交换过程的静态特性分析 To-T X1 KF KE 2 0.5 X+ XI ■口■■■■■■■口■■■■■■■口■■■■■■■口■■■■■■ x1=2 严重非线性,若其它 xI- 环节为线性,调节阀 需选用等百分数阀
热交换过程的静态特性分析 i i o i T T T T y 2 1 1 1 − − = KFm G c x 1 1 1 = KFm G c x 2 2 2 = + + = 2 1 1 1 2 1 1 x x x y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 y 1 x1 = 0.5 x1 = 1.0 x1 = 2 x1 = 4 x2 严重非线性，若其它 环节为线性，调节阀 需选用等百分数阀
换热设备的控制方法 被控变量 (1)被加热冷令却介质的出口温度(无相变); (2)加热/冷却所需的热量(有相变),如精 馏塔底再沸器的蒸发量。 控制变量 (1)调载热体的流量:;(2)调节传热平均温差 (3)调传热面积;(4)将工艺介质分路, 路经换热,另一路走旁路
换热设备的控制方法 被控变量 (1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精 馏塔底再沸器的蒸发量。 控制变量 (1) 调载热体的流量；(2) 调节传热平均温差； (3) 调传热面积； (4) 将工艺介质分路， 一路经换热，另一路走旁路
换热设备的控制方案 蒸汽 凝液 蒸 载 介质 凝液
换热设备的控制方案 凝液 蒸 汽 TC TC LC 氨 气 液 氨 TC 蒸 汽 凝液 TC 载 热 体 工艺 介质
加热炉的控制问题 被控变量:工艺介质的出口温度 控制变量:燃料油或燃料气的流量。 主要干扰 工艺介质的进料温度、流量、组分;燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分(或热值);燃 料油的雾化情况;空气充分情况;火嘴的阻 力,炉膛压力等 对象特性建模方法:定性分析+实验测试,通 常可用一阶加纯滞后环节来近似
加热炉的控制问题 被控变量：工艺介质的出口温度。 控制变量：燃料油或燃料气的流量。 主要干扰： 工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃 料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻 力，炉膛压力等。 对象特性建模方法：定性分析+实验测试，通 常可用一阶加纯滞后环节来近似