换热器的自动控制

1、专业专注专心单位：山东轻工职业学院主讲：张仁忠图1 改变载热体流量控制温度 图1表示利用控制载热体流量来稳定被加热介质出口温度的控制方案。采用传热基本方程式的工作原理。 若不考虑传热过程中的热损失12222111ttcGTTcGQmtKFQmtKFttcG1222传热过程中传热的速率可按下式计算1222tcGtKFtm整理后，得移项后改写为图2 换热器串级控制系统 如果载热体本身压力不稳定，可另设稳压系统，或者采用以温度为主变量、流量为副变量的串级控制系统。 图3 用载热体旁路控制温度 采用三通控制阀来改变进入换热器的载流体流量与旁路流量的比例，可以改变进入换热器的载热体流量，还可以保证载热体

2、总流量不受影响。 旁路的流量一般不用直通阀来直接进行控制，因为在换热器内部流体阻力小的时候，控制阀前后压降很小，这样就使控制阀的口径要选得很大，而且阀的流量特性易发生畸变。 图4 用介质自身流量控制温度图5 用介质旁路控制温度 当被加热流体的总流量不允许控制，而且换热器的传热面积有余量时，可将一小部分被加热流体由旁路直接流到出口处，使冷热物料混合来控制温度。 21211GttcGQ 在蒸汽加热器中，蒸汽冷凝由汽相变液相，放热，通过管壁加热工艺介质。如果要加热到200以上或30以下时，常采用一些有机化工物作为载热体。 这种传热过程分两段进行，先冷凝后降温。 当仅考虑汽化潜热时，热量平衡方程式为

3、传热速率方程式仍为mtKFGQ2 当被加热介质的出口温度t2为被控变量时，常采用下述两种控制方案。图6 用蒸汽流量控制温度 通过改变加热蒸汽量来稳定被加热介质的出口温度。当阀前蒸汽压力有波动时，可对蒸汽总管加设压力定值控制，或者采用温度与蒸汽流量（或压力）的串级控制。 图7 用凝液排出量控制温度图8 温度-液位串级控制系统图9 温度-流量串级控制系统控制蒸汽流量法控制蒸汽流量法 优点：优点：简单易行、过渡过程时间短、控制迅速。缺点：缺点：需选用较大的蒸汽阀门、传热量变化比较剧烈，有时凝液冷到100以下，这时加热器内蒸汽一侧会产生负压，造成冷凝液的排放不连续，影响均匀传热。 控制换热器的有效换热

4、面积法控制换热器的有效换热面积法缺点：缺点：控制通道长、变化迟缓，且需要有较大的传热面积裕量。优点：优点：防止局部过热，对一些过热后会引起化学变化的过敏性介质比较适用。另外，由于蒸汽冷凝后凝液的体积比蒸汽体积小得多，所以可以选用尺寸较小的控制阀门。 图10 用冷却剂流量控制温度 该方案不以液位为被控变量，但液位不能过高，过高会造成蒸发空间不足，使出去的氨气中夹带大量液氨，引起氨压缩机的操作事故。 这种控制方案带有上限液位报警，或采用温度-液位自动选择性控制，当液位高于某上限值时，自动把液氨阀关小或暂时切断。图11 温度-液位串级控制 该方案的实质是改变传热面积。但采用了串级控制，将液氨压力变化而引起液位变化的这一主要干扰包含在副环内，从而提高了控制质量。 图12 用汽化压力控制温度 基于当控制阀的开度变化时，会引起氨冷器内汽化压力改变，于是相应的汽化温度也就改变了。 这种方案控制作用迅速，只要汽化压力稍有变化，就能很快影响汽化温度，达到控制工艺介质出口温度的