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1、过程控制工程“Process Control Engineering”第七章 传热设备的控制传热设备的特性本节目录CONTENS1传热设备简况2传热设备的特性3载热体控制阀流量特性选择1.传热设备简况传热设备简况1.传热设备简况传热设备简况换热器蒸汽加热器再沸器冷凝冷却器箱式加热炉卧式锅炉水泥窑炉圆筒加热炉玻璃熔窑螺旋板换热器2.传热设备的特性传热设备特性静态特性：稳态时设备输入和输出变量之间的关系动态特性：动态变化过程中输入和输出之间的关系传热设备的静态特性：用于分析传热设备被控对象的增益变化规律研究静态特性的目的l作为扰动分析、操纵变量选择及控制方案确定的基础l作为系统分析及控制器参数整定
2、的依据l分析不同条件下增益与操纵变量的关系，作为控制阀特性选择的依据2.传热设备的特性热量传递方式热传导：单位时间内热传导的热量与温度梯度、垂直于热流方向的截面积成正比热传导速率导热系数热流方向的截面积温度梯度对流传热：发生在流体与固体壁之间的传热。传热速率与传热系数、传热面积和平均温差成正比对流传热速率传热系数传热面积流体平均温差辐射传热：热能转换为电磁波辐射到空间。黑体表面所发射的能量与发射系数、发射面积和温度有关黑体发射热量黑体发射系数发射面积黑体温度2.传热设备的特性换热器静态特性以单程、逆流、列管式换热器为例，分析传热设备的静态特性热量衡算式：不发生相变传热速率方程式：对数平均值算术
3、平均值2.传热设备的特性换热器静态特性基本方程2.传热设备的特性换热器扰动通道分析-冷流体流量被控变量：冷流体出口温度扰动变量：冷流体流量、冷流体入口温度和载热体入口温度操纵变量：载热体流量冷流体流量 到出口温度的通道特性lK1是负值，K10。即冷流体流量增大时，出口温度降低l冷流体流量增大，供给相同的热量，增益K1的值减小。即冷流体出口温度降低l具有饱和非线性特性。即当冷流体流量小时，K1的值较大，冷流体流量大时，K1的值较小2.传热设备的特性换热器扰动通道分析-冷流体入口温度被控变量：冷流体出口温度扰动变量：冷流体流量、冷流体入口温度和载热体入口温度操纵变量：载热体流量l0K20。载热体入
4、口温度升高时，同样条件下，冷流体的出口温度升高lK3是常数，载热体入口温度变化与冷流体出口温度变化成比例l相同载热体入口温度下，增大载热体流量G2，冷流体出口温度升高热流体入口温度 到出口温度的通道特性2.传热设备的特性换热器调节通道分析-载热流体入口温度被控变量：冷流体出口温度扰动变量：冷流体流量、冷流体入口温度和载热体入口温度操纵变量：载热体流量lK40。载热体流量增大时，冷流体的出口温度升高l具有饱和非线性特性。随载热体流量增大，增益K4的值减小。即载热体流量较小时，增益K4的值较大，当载热体流量较大时，增益K4的值较小热流体流量 到出口温度的通道特性2.传热设备的特性国家级精品课程-过程控制工程换热器控制方案分析被控变量：冷流体出口温度扰动变量：冷流体流量、冷流体入口温度和载热体入口温度操纵变量：载热体流量3.载热体控制阀流量特性选择载热体控制阀流量特性选择等百分比流量特性曲线与所需流量特性基本一致，因此，选工作流量特性是等百分比的控制阀小结传热设备的类型和特点热量传递方式换热器热量衡算式换热器传热速率方程式换热器静态特性基本方程换热器增益分析控制阀流量特性确定