传热设备控制培训教材.pptx

图414燃料油与雾化蒸汽阀后的压差控制系统图415燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力比值控制系统采用上述两种方案时只能保持近似的流量比燃料油与雾化蒸汽还应注意经常保持喷嘴管道节流件等通道的畅通以免喷嘴堵塞及管道局部阻力发生变化引起控制系统的误动作
4.1 传热设备的控制
在工业生产过程中，根据工艺的要求，经常需要对物料 进行加热或冷却来维持一定的温度，因此，传热过程是工 业生产过程中重要的组成部分。为保证工艺过程的正常、 安全运行，必须对传热设备进行有效的控制。
③ 回收热量。
根据传热设备的传热目的，传热设备的控制主要是热 量平衡的控制，一般取温度作为被控变量。对于某些传热 设备，也需要增加有约束重要条件的控制，以对生产过程 和设备的安全起到保护作用。
4.1.1 传热设备的静态数学模型
对象的静态数学模型是指在稳定条件下对象的输出变量（通常 是受控变量）与输入变量之间的函数关系。而建立数学模型的意 义，从自控的角度理解，可体现为如下三个方面：
G 2 t2＝(KFΔtm/G2c2)＋t1
（4-4）
从式（4-5）可以判断出，在传热面积F及冷流体进口 流量G2、入口温度t1及比热容c2一定的情况下，影响冷流 体出口温度t2的主要因素是传热系数及平均温差Δtm。控制 载热体的流量实质上是改变了传热速率方程中的传热系数
生产过程中进行传热的目的主要有三种。如下所述。
① 使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他 工艺过程能很好地进行。对工艺介质进行加热或冷却，有 时在工艺过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工 艺过程能在规定的温度范围内进行。
② 某些工艺过程需要改变物料的相态。根据工艺过程 的需要，有时加热使工艺介质汽化；有时则冷凝除热，以 使气相物料液化。
图4.7 控制蒸汽流量 的温度控制方案

综合上述分析，应选对数或抛物线特性的控制阀
5.2 一般传热设备的控制
一般传热设备指以对流传热为主的传热设 备。例如， 换热器、蒸汽加热器、氨冷器、 例如， 换热器、蒸汽加热器、氨冷器、 精馏塔的再沸器等。 精馏塔的再沸器等。 被控变量 操作变量 工艺介质的出口温度、 工艺介质的出口温度、 载热体的流量
调节载热体的汽化温度 1． 控制目的：改变传热速率方程中的平均温差Δθm 控制方案： 气氨控制阀开度变化→汽相压力变化→汽化温度变化→传热量变化→出口 温度变化 要求有一定的蒸发空间，常用LC控制进入的液氨量 2． 特点 改变汽相压力，因此，动态响应快 需增加液位控制系统及相应的液氨加压的压缩机。投资费用大 液氨的压力要较高，以利汽化。因此，对设备的耐压要求也提高 当气氨的压力波动较大时，可加入气氨压力的副环，组成串级控制
5 传热设备的控制
控制阀流量特性的选择 选择原则：使系统总的开环放大系数保持恒定 定值控制系统： 假设扰动是冷流体或载热体的入口温度，负荷线移动 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 假设扰动是冷流体的流量，负荷线变化 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 随动控制系统： 负荷线不变，设定值变化 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 2
该通道的静态放大系数K4>0,输入输出间呈非线性关系 表明： 载热体流量增加，冷流体出口温度升高（斜率为 正）但随载热体流量增大，冷流体出口温度趋于饱和
5 传热设备的控制
控制方案确定和控制阀流量特性的选择 1． 控制方案的确定 变量分析： 被扰变量：冷流体出口温度 操作变量：载热体热量 扰动变量：冷流体入口温度、流量及载热体入口温度 系统特性分析：非线性特性，饱和特性 控制系统框图 组成简单反馈控制系统 前馈—反馈控制系统 串级控 制系统 其他控制系统

1
L D L QH LB
塔底产品
操作代价：
消耗能量，塔底需要 加热使塔底液部分汽 化；塔顶需要冷却使 塔顶组分冷凝；
30
精馏塔的控制目标
安全 平稳操作 产品质量
对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔，其质量指 标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯度来表示。
产品回收率 经济效益
在保证产品质量的前提下，尽可能提高产品的回收 率并设法降低装置的能耗。
其气量或出口压力的控 制系统与离心泵相近， 可用直接节流法、旁路 回流法与变频调速等。
22
流体输送设备的喘振现象
3
3
2
2
1
1
QA
H
OT P
III II
N
I
M H -- Q
QA QO
QN QM Q
(1) 泵刚启动时，液 位为1-1，对应管路 特性为I，工作点为 QM，QA>QM.
(2) 工作点的变化过 程： QM → QN → QO → QP → QN → QO →...
若能耗一定，随着产品纯度提高，回收率迅速下降；
若产品纯度一定，在一定范围内随着能耗提高，回收率也明显提 高；到一定程度后，增加能耗的效果就不显著了。
32
精馏塔的静态特性
总组分与轻组分的物料平衡方程：
F D B FxF DxD BxB
F, xF
V
D xF xB 或 B xD xF
传热设备的控制
内容
引 言 换热器的静态特性 换热器的控制 加热炉的控制
1
换热器的静态特性
G1, T1o, c1
G2, T2i , c2
G1, T1i , c1

供热温度不能满足要求

原因
① 一次侧介质流量不足，导致热侧温差 大，压降小。 ② 冷侧温度低，并且冷、热末端温度低 ③ 并联运行的多台板式换热器流量分配 不均。 ④换热器内部结垢严重。
供热温度不能满足要求

处理办法
① 增加热源的流量或加大热源介质管路 直径。 ② 平衡并联运行的多台板式换热器的流 量。 ③拆开板式换热器清洗板片表面结垢。

串液

原因
① 由于板材选择不当导致板片腐蚀产生 裂纹或穿孔。 ②操作条件不符合设计要求。 ③ 板片冷冲压成型后的残余应力和装配 中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀。 ④板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中 有害物质(如cl)浓缩腐蚀板片，形成串液。
串液

处理办法
① 更换有裂纹或穿孑L板片，在现场用透 光法查找板片裂纹。 ②调整运行参数，使其达到设计条件。 ③换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求， 并不是越小越好。 ④ 板片材料合理匹配。
三、换
● 热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传
热效率高，单位传热面上能传递的热量多。
● 换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转
安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。
● 价格便宜，维护容易，使用时间长。
◆ 换热器选型应考虑的因素
● 流体的性质。 ● 换热介质的流量、操作温度、压力。
第三节 其他类型换热设备简介
一、板面式换热器
◆ 螺旋板式换热器
螺旋板换热器的结构是由两张平行的钢板在专用的 卷床上卷制而成，它是具有一对螺旋通道的圆柱体，再 加上顶盖和进出口接管而构成的。
螺旋板换热器结构形式
Ⅲ型螺旋板换热器
◆ 板式换热器

常 用 加 热 剂
空气、水
常
用 冷
盐水溶液
却
剂
有机物
直接热源
烟道气
温度高、经济、温度不易控制、 加热不均匀、带有明火及灰尘
电加热
温度高、加热均匀、易控制、 清洁卫生、成本高
间接热源
高温载热体
熔盐混合物
水蒸汽
最广的热源、加热均匀、 温度高时压力过大、不安全
冷却温度≥5oC
NaCl、CaCl2等；冷却温度0～ - 45oC 乙醇、乙二醇、丙醇等；冷却温度要求更低
2、传热的三种基本方式 （重点、难点）
2）热对流 流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。
✓自然对流 请举例？
✓强制对流 请举例？
2、传热的三种基本方式 （重点、难点）
3）热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。
能量转移、能量形式的转化 不需要任何物质作媒介，可在真空中传播 任何温度高于0K的物体
3）列管换热器类型 有补偿圈的换热器：
点击播 放
与浮头式、U型管式热补偿的区别？
换热器部分小结： 1.换热器类型 2.列管换热器 （重点） 3.热补偿
三、实践部分
化工单元操作实训室传热实训单元： 认识设备、了解流程。
实训室纪律、安全
四、总结
1.传热的三种方式及特点； 2.三种换热方法； 3.冷、热载热体； 4.换热器类型及传热过程； 5.列管式换热器的结构和特点； 6.列管式换热器的类型。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
2、传热的三种基本方式（重点、难点）
1）热传导 热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，
或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。 特点：没有物质的宏观位移

G1, T1i , c1 工艺介质 G2, T2o , c2 载热体
12
换热器的控制分析
影响冷流体出口温度的扰动有
冷流体流量G1、冷流体入口温度T1i、 冷流体平均比热容c1、载热体的平均比热容c2 载热体流量G2、载热体入口温度T2o、 换热器的传热总系数K和平均传热面积Fm等。
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(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。
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换热器的控制方案
蒸
汽
TC
氨 气
TC
凝液
改变传热系数K 和 平均温差ΔTm
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LC
液 氨
改变平均温差ΔTm
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换热器的控制方案
蒸 汽
载 热 体
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2
概述
传热设备的控制目标
使工艺介质达到规定的温度，以使化学反
应或其他工艺过程能很好进行。
在过程中加入所需吸收的热量或除去放出
的热量，使工艺过程能在规定的范围内进行
使工艺介质改变相态。 回收热能。Biblioteka 2019/9/13
概述 传热设备简况
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传热设备的特性
研究静态特性的目的：
燃料油
出口温度对燃料油压力 的串级控制
TC
进料
出料
燃料油
采用浮动阀的控制方 案
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催化裂化加热炉的控制系统
去反应器
TC
PC
自分馏塔来 的回炼油
FC
原料油 FC
开关 PC
回油罐

பைடு நூலகம்
热控基础知识培训教程
热控基础知识培训教程热控基础知识培训教程1、纪律是管理关系的形式。——阿法纳西耶夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。 3、道德行为训练，不是通过语言影响，而是让儿童练习良好道德行为，克服懒惰、轻率、不守纪律、颓废等不良行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。——夸美纽斯 5、教导儿童服从真理、服从集体，养成儿童自觉的纪律性，这是儿童道德教育最重要的部分。——陈鹤琴热控专业简介
古人云：“学起于思，思源于疑。”疑是学习的开始，有疑问才会去探索。在教学过程中，精心设计问题，创设问题情境，以问题为中心组织教学非常重要。通过设置问题情境，逐步解决问题，突出创新教育，培养学生的创新能力，同时也能训练和培养学生的问题意识。因此，如何设计问题显得尤为重要。那么，怎样的问题教学才能训练学生的思维？这必须遵循问题教学的优化原则。 一、科学性原则 注意概念、定义的准确性，切忌使用模棱两可的字眼，或用一些生活俗语来代替生物学的专用术语。例如：“古代的猴子是怎样进化成人类的呢？”这里的“猴子”应该改称为“类人猿”。 二、理论联系实际原则 把理论与生活实际相联系，设置实用性强的问题。例如在讲授“生长素的作用”时，提出“我们在选购西瓜时，为什么要选择大而平整的西瓜？而在选择柿子时，为什么却有意选择歪柿呢？”再如，学习“蛋白质代谢”的过程中，结合肝功能化验单上的谷丙转氨酶指数来教学，充分集中了学生的注意力，达到较好的效果。 三、启发性原则 问题要有利于打开学生的思路，问题要问在关键处，要含有思维价值。例如在讲授“植物生命活动的调节”时，可引导学生抓住“生长素的发生”这一问题设计一连串问题，如：生长素产生的部位在哪里？光与生长素的关系如何？胚芽鞘的尖端能否产生生长素？怎么才能知道感受光刺激的部位在胚芽鞘的尖端？而生长弯曲的部位是在尖端的下面一段？……这样层层设问，能够有效地启发学生思维，培养学生的问题意识。 四、趣味性原则 利用生物学中的趣味事实设置问题情境，能够激发学生的学习兴趣，发挥非智力因素对教学的促进作用。如学习伴性遗传时以著名化学家道尔顿在圣诞节前夕买袜子送母亲引发颜色争论，设置色盲病因问题，要求学生学习道尔顿从一个小小的偶发事件中创新，培养学生敢于发现的精神。 五、可接受性原则 正确估计学生的认识发展水平，问题要适合学生的最近发展，要求学生“跳一跳，够得着”，所以在观察细胞的质壁分离现象时，提问在生活中有没有实例？大多数学生经过思考都能回答出“腌萝卜干”、“蔬菜久置会萎缩”等。 六、系统性原则 问题要能体现局部知识与整体教学内容的统一，起到承前启后的作用，要具备有序性、渐进性和整体性。只有循序渐进、引线串珠、相互贯通，形成有机完整的系统，发挥整体功能，才能取得应有的良好效果。 七、巩固性原则 孔子曰：“学而时习之”“温故而知新”。夸美纽斯形象地比喻不巩固教学就像“把水泼到一个筛子里”一样。比如,在学习“酶工程应用”中，提到用尿糖试纸测定尿糖时，可设置问题：结合以前知识总结测定尿糖的方法有哪些？它们的原理有什么不同？现象上有什么区别？这样能培养学生比较、分析问题的能力，同时也起到巩固知识的作用。 优化了的问题应当具备以下特点：体现教师对教材的深入研究；略高于学生的智力水平和知识发展水平，以激发学生的欲望；富有启发性，并能使学生自省；能有助于实现具体教学目标。 前苏联著名心理学家捷普洛夫说过：“思维永远是从问题开始的。”能提出问题就是创造的开始。教师在教学过程中，可以通过精心设计问题来逐步培养学生的问题意识，培养学生的质疑精神和探究意识，从而培养出创新人才。 一篇优秀的中考英语作文，不仅要做到要点全面、行文通顺、语言准确得当，更需要一些点睛之笔，使考生的英语写作在众多中考考卷中脱颖而出。 作为考查学生语言综合应用能力的一种主观题型，书面表达是每年中考必考题型，通常有两种形式：1.应用文，如书信、通知、留言、假条等；2.话题作文，如提示类作文、看图作文等。 无论是那一种书面表达形式，考生所写的短文都要紧扣主题、行文通顺，语言准确、得当，行文格式和拼写无误，能达到交际目的。平时教学中的写作训练可以尝试多种形式的写作，广泛涉及应用文和话题作文等多方面的内容，通过写作练习和范文点评中让学生掌握中考写作的要点和要领。[1] 首先要用准确生动的句子表达写作要点。描写要生动具体，对事物的特征和人的感情、动作、外表、语言，进行具体的描述。若个别要点难以表达，可另辟蹊径化为其他句式来表达，所造句子能够正确得体、符合英语表达习惯就行。不可单纯为了写出复杂的句式而出现本可以避免的语法错误，因为突出要点、语言准确是中考写作部分的评分要点。 行文连贯也是评分的一条原则，因此考生应把构思好的句子，依据事件的先后顺序、逻辑关系、时间或空间上的次序、叙述与总结的关系分出逻辑层次，再使用一些表示时间、因果、总结性等的过渡词进行整理，使文章连贯流畅。下列过渡句式的用法应加强应用： 表示并列或转折关系的：and， as well as， or， but， however…； 表示时间关系的：when， while， after， before， after that… ； 表示因果关系的：because，so， therefore ，as a result …； 表示列举的：for example ， such as， and so on…； 表示目的的：in order to， in order that ， so as to， so that…； 表示总结性的：In a word， after all， generally speaking， you know that… ； 以及恰当地使用感叹句。 在通常的写作要求能够达到的情况下，我们还需要让学生在中考英语写作中写出点睛之笔。 指导学生在英语写作中引用名言谚语。一些名言谚语所使用的词汇都在初中英语的教学范围内，对于这些经典句子应该指导学生在写作中多用。[2]如： Failure is the mother of success. 失败乃成功之母； The winter is coming and the spring is not far. 冬天来了，春天还会远吗； 灵活的采用多种常用句式，增加行文逻辑。如： As far as I know，… 据我所知…… It is said that … 据说…… 巧妙改写的英文经典名句，可以成为写作中让阅卷人眼前一亮的好句子。 如莎士比亚的名句：To be， or not to be， that is a question. 可以改写为： To leave， or to stay， that is a question. Efforts or give up，for me ， that is a question. 如谚语Where there is a will， there is a way. 可以改写为： Where there is a dream， there is a road to dream.（心存梦想，就有通往梦想的路） Where there is unity， there is power. （团结就是力量） 类似的句子很多，所采用的词汇和句式都较为简单，亦便于改写，教师可指导和鼓励学生在写作中广泛采用。 此外还可以应用和改写英语课本中经典句式。中学英文教材中不乏经典名句[3]，不仅要让学生能理解和背诵，还需要活学活用，在中考写作中体现出英语的综合应用能力。如例句： How can I improve my spoken English？ 改写为：How can we get better grades in exams？（我们如何才能在考试中取的好成绩？） Do you still remember that Christmas？ 改写为：Do you still remember the wonderful time with you？ （还记得和你在一起的那段美妙时光吗？） 在平时的学习中，我们可以试着用课文中所学的句型和词汇，设计一些中译英句子，虽然对初中学生有一定的难度，但长此以往可以有效地掌握正确的句子结构，巩固所学词汇，做到活学活用，为中考作文写作打下良好基础。 中考作文评卷是根据要点、语言准确性、上下文的连贯性等来给分，同时根据错误多少来扣分。考生在完成写作后还应通读全文查错误，这需要从格式、拼写、时态、标点、句式等方面入手，以避免不必要的扣分。在这个基础上，巧妙合理地引用和改写谚语或经典句子，可以为写作画出点睛之笔。英语写作的提高，不仅需要组词、造句语言基本能力的提高，还需要观察生活，多读多写多思多积累，就能从容应对中考英语写作题型。

◆载热体：参与换热的两种流体。
热载热体（热流体）：加热剂（水蒸
载热体
汽）
冷载热体（冷流体）：冷却剂（水、冷
冻盐水、空气）
1.间壁式：冷热流体通过间壁传递热量； 特点：两种流体不直接混合，保持原状态；
2.混合式：冷热两种流体直接混合； 特点：传热速度快；
适用于：废热回收； 3.蓄热式 4.中间载热体式换热器：热管；
单元三 传热单元操作与设备
化学工业出版社
第一节 传热的基本方式与类型
一、传热在化工生产中的应用 传热的动力：温度差。 传热的应用： ◆为化学反应创造必要的条件； ◆为单元操作创造必要的条件； ◆提高热量的综合利用；
◆减少设备的热损失；
强化传热 1.传热问题的要求
削弱传热 设计传热设备
2.传热计算问题的应用 计算传热量 减少热损失
dr
dr
Q 2l t1 t2
分变量积分并

t1


t2
Sm
其中： r2r1
rm

r2 r1 ln r2
r1
Sm2rml
说明：Q不随半径而变，但热通量q随r的增大而
减小。
2.多层圆筒壁导热（以三层圆筒壁为例）
同样的方法可推导出：
Q
t1t4

t1t4
考虑污垢热阻：
K 1 0 1 0 R S 0 S S m 0 R S i S i S 0 i 1 0 R S 0 d d m 0 R s i d i d 0 i
管外壁污垢热阻
管内壁污垢热阻
2.几点说明
（1）当传热面为平壁时： S0SmSi
（2）通过量纲分析的无量纲数为：