换热器温度控制系统设计讲课讲稿
换热器温度控制.
任务一 强制对流换热器温度控制
将实验装置电源插头接到380V的三相交流电源。 打开电源三相带漏电保护空气开关，电压表指示380V。 打开总电源钥匙开关，按下电源控制屏上的启动按钮， 即可开启电源。 开启相关仪器和计算机软件，进入相应的实验。 运行组态软件，进入相应的实验，观察实时或历史曲 线，待水温基本稳定于给定值后，将调节器的开关由 “手动”位置拔至“自动”位置，使系统变为闭环控制 运行。待基本不再变化时，加入阶跃扰动（可通过改变 设定值来实现）。观察并记录在当前比例P时的余差和 超调量。每当改变值P后，再加同样大小的阶跃信号， 比较不同P时的ess和σp 。
任务一 强制对流换热器温度控制
任务一 强制对流换热器温度控制
Temperature Control of the Forced Convection Heat Exchanger
能力目标 :1．能够正确操作多种温度控制系统。 2．能够对温度控制系统PID整定。
知识目标 :1．温度控制系统分析。 2．比例积分（PI）调节器控制。 3．比例微分调节器（PD）控制。 4. 比例积分微分（PID）调节器控制
任务一 强制对流换热器温度控制
五、安全提示
实验前，锅炉内胆的水位必须高于热电阻的测 温点。 给定值必须要大于常温。 实验线路全部接好后，必须经指导老师检查认 可后，方可通电源开小组汇报
——操作
任务一 强制对流换热器温度控制
七、总结
作出比例调节器控制时，不同P值时的阶跃响 应曲线，得到的结论是什么？ 分析PI调节器控制时，不同P和I值对系统性能 的影响？ 绘制用PD调节器控制时系统的动态波形。 绘制用PID调节器控制时系统的动态波形。
任务一 强制对流换热器温度控制
课程设计换热器的设计
课程设计换热器的设计一、教学目标本课程的设计目标是使学生掌握换热器的基本原理、设计方法和计算技巧。
知识目标要求学生了解换热器的类型、工作原理及其在工程中的应用；技能目标要求学生能够运用传热学的基本原理，进行换热器的设计和计算；情感态度价值观目标则在于培养学生的创新意识和解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型及其设计方法。
具体内容包括：换热器的基本概念、传热基本方程、对流传热、换热器类型（包括空气冷却器、水冷却器、热交换器等）、换热器的设计方法及计算技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。
在讲授基本原理和设计方法的同时，通过案例分析让学生了解换热器在实际工程中的应用，通过实验操作让学生亲手实践，加深对换热器原理的理解。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备丰富的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教材和参考书将用于理论知识的讲解和拓展，多媒体资料将用于形象地展示换热器的工作原理和设计方法，实验设备则用于学生的实践操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答等情况；作业则是对学生学习进度的实时跟踪，要求学生在规定时间内完成；考试则是检验学生对课程知识的掌握程度，包括期中和期末考试。
通过这些评估方式，教师能够全面了解学生的学习情况，为后续教学提供依据。
六、教学安排本课程的教学安排将根据课程内容和学生的实际情况进行设计。
教学进度将确保在有限的时间内完成所有教学任务，教学时间将合理安排，既不过于紧张，也不过于宽松。
教学地点将选择适合进行课程教学的环境，如教室、实验室等。
同时，教学安排还将考虑学生的作息时间、兴趣爱好等因素，以提高学生的学习效果。
七、差异化教学为了满足不同学生的学习需求，本课程将根据学生的不同学习风格、兴趣和能力水平进行差异化教学。
过程控制课设--换热器温度控制系统设计
(3) Smith预估器的控制机理
Smith预估器控制的基本思路是：预先估计过程在基本扰动下的动态特性，然后 由预估器进行补偿控制，力图使被延迟了τ的被调量提前反映到调节器，并使之动作， 以此来减小超调量并加速调节过程。对于带长时滞过程而言，Smith预估器是一种非 常有效的通用的补偿器，其主要优点在于滞后时间能从闭环系统的特征方程中消除。 然而，预估器要求被控对象的数学模型非常准确，这在实际工程中很难办到，特别是 对积分和非稳定系统，其控制更为困难。Smith预估器控制原理图如图2.4所示。
2.1.1 串级控制系统设计
控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对 象（出口温度）组成闭合回路。
从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变，在这中间要相继通 过冷流体流量变化，换热器热交换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，因 此整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就导致控制系统的控制作用不及时、 最大偏差大、过度时间长、抗干扰能力差、控制精度降低。可以讲来自冷流体流量方 面的干扰因素包括在副回路内，因此可以大大减少这些扰动因素对于热流体出口温度 的影响。对于热流体流量和温度方面的干扰，采用串级控制系统也可以得到改善，具 体控制效果明显改善。
2.2 系统组成总体结构 .......................................... 3 2.2.1 换热器温度控制系统的组成与特点 ....................... 3 2.2.2 换热器温度控制原理 ................................... 3
史密斯(Smith)预估补偿器是得到广泛应用的纯滞后系统的控制方法。它针对纯滞 后系统闭环特征方程中含有纯滞后项，在 PID 反馈控制基础上,引入了一个预估补偿 环节，从而使系统闭环特征方程不含纯滞后项，抵消纯滞后特性所造成的影响，明显 地减小超调量和加速调节过程，提高了控制质量。
换热器培训讲座课件
空调系统中的换热器：用于室内外空气的交换和调节 汽车发动机中的换热器：用于冷却发动机和润滑油 化工行业中的换热器：用于化学反应过程中的热量交换 食品加工行业中的换热器：用于食品的加热、冷却和干燥 太阳能热发电系统中的换热器：用于太阳能的热量收集和转换 核能发电系统中的换热器：用于核反应堆的冷却和热量交换
换热器是一种用于热量交换的设备，通过两种介质之间的温差进行热量 传递。
换热器通常由两个或多个通道组成，每个通道中的介质温度不同，通过 热传导、对流和辐射等方式进行热量交传导是热量从高温物体传递到低温物体的过程，对流是流体中热量的 传递过程，辐射是热量通过电磁波传递的过程。
Part Six
清洗方法：化学清洗、物 理清洗等
清洗频率：根据使用环境 和设备状况确定
保养方法：定期检查、更 换易损件等
保养注意事项：避免过度 清洗、注意设备安全等
定期检查：检查 换热器的运行状 态，及时发现问 题
清洁保养：定期 清洗换热器，保 持其清洁和性能
更换零件：更换 损坏的零件，保 证换热器的正常 运行
Part Five
石油化工：用于加热、冷却、蒸发、冷凝等过程 电力行业：用于发电厂、变电站、输电线路等设备的冷却 钢铁冶金：用于加热、冷却、淬火等工艺过程 食品饮料：用于食品加工、饮料生产等过程中的加热、冷却、杀菌等过程
制冷系统中的应用：换热器用于冷凝器和蒸发器，实现制冷剂的冷凝和蒸发 制热系统中的应用：换热器用于冷凝器和蒸发器，实现制冷剂的冷凝和蒸发 空气调节系统中的应用：换热器用于空气调节系统中，实现空气的冷却和加热 热泵系统中的应用：换热器用于热泵系统中，实现热能的传递和转换
市场需求：随着环保意识的 提高，高效节能型换热器市 场需求日益增长
换热器培训讲座课件
智能换热器
结合人工智能和物联网 技术，实现自动控制和 优化操作。
换热器的操作与维护注意事项
1 定期清洗和检查
2 保持流体质量
确保换热器表面清洁并定期检查管道和 阀门。
使用过滤器和水处理设备来防止污染和 堵塞。
3 保护换热器表面
4 及时处理故障
使用防腐涂层和保护设备来延长换热器 的使用寿命。
定期监测性能并及时处理泄漏和故障。
换热器的案例分析和成功实践
余热回收
食品加工
换热器的分类和工作原理
传导换热器
通过直接接触传递热量，如散热器和冷凝器。
对流换热器
通过流体的对流传递热量，如壳管换热器和板式换热器。
辐射换热器
通过辐射传递热量，如太阳能集热器。
换热器的应用领域和优势
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能源行业
用于发电厂和核电站中的蒸汽发生器和冷却 塔。
化工行业
用于反应器、蒸馏塔和加热炉等过程设备中。
换热器培训讲座课件PPT
这个讲座将带您深入了解换热器的定义和作用，分类和工作原理，应用领域 和优势，选型与设计步骤，操作与维护注意事项，案例分析和成功实践，以 及未来发展趋势和创新技术。
换热器的定义和作用
换热器是一种设备，用于将热量从一个物质传递到另一个物质，以实现温度 调节、能量转移和过程优化。
建筑行业
用于暖通空调系统中的换热器。
换热器的选型与设计步骤
1
确定热量需求
根据应用需求计算需要传递的热量。
选择适当的换热器类型
2
根据热量需求、流体性质和操作条
件选择合适的换热器。
3
计算尺寸和参数
热交换器温度控制系统课程设计
热交换器温度控制系统一．控制系统组成由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
图1换热器出口温度控制系统流程图控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。
二、设计控制系统选取方案根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。
以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。
换热器培训课件完整版
换热器培训课件完整版•换热器基本概念与原理•换热器结构与组成部件•换热过程分析与计算•换热器设计方法与优化策略目录•换热器制造工艺与质量控制•换热器安装、调试及运行维护管理•换热器故障排除与维修保养技巧CHAPTER换热器基本概念与原理换热器定义及作用定义作用工作原理与分类工作原理分类管壳式换热器结构简单，制造方便。
适用范围广，可处理各种流体。
易于清洗和维修。
板式换热器结构紧凑，占地面积小。
热效率高，传热效果好。
适用于处理清洁流体。
螺旋板式换热器01020304CHAPTER换热器结构与组成部件主体结构01020304壳体管束管板折流板辅助部件连接壳体和管箱，方便安装和拆卸。
防止流体泄漏，保证设备安全运行。
支撑设备重量，保证设备稳定运行。
用于排放壳体和管束内的空气和杂质。
法兰密封件支座放空阀和排污阀壳体材料换热管材料管板材料密封件材料材料选择与性能要求CHAPTER换热过程分析与计算传热方式及影响因素传热方式影响因素换热效率评估方法性能曲线热效率计算绘制换热器性能曲线，评估不同工况下的换热效率换热系数结构紧凑、传热效率高、压力损失小板式换热器管壳式换热器螺旋板式换热器热管式换热器结构简单、制造成本低、清洗方便传热效率高、结构紧凑、自清洗能力强传热效率高、温差适应性强、结构灵活案例分析：不同类型换热器性能比较CHAPTER换热器设计方法与优化策略设计流程概述进行初步设计选择合适的换热器类型器类型，如板式换热器、管壳式确定设计需求和目标详细设计设计，包括精确计算、结构优化等。
制造与检验关键参数确定和计算方法换热面积计算压力损失计算传热系数确定强度校核优化设计策略探讨结构优化材料优化制造工艺优化控制策略优化CHAPTER换热器制造工艺与质量控制制造工艺简介原材料选择与准备换热器制造工艺概述焊接与组装加工与成型详细介绍换热器的加工方法，如切割、弯曲、钻孔等，以及成型过程中的注意事项。
质量检测标准介绍换热器制造过程中应遵循的质量标准和规范，如国家标准、行业标准等。
换热器温度课程设计
换热器温度课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解换热器的基本原理，掌握换热器在热力学过程中的作用和应用。
2. 学生能够掌握温度作为热力学过程关键参数的重要性，并学会读取、分析换热器温度数据。
3. 学生能够运用数学公式和物理概念，计算换热器中的热量传递。
技能目标：1. 学生能够设计简单的换热器实验，通过实际操作来加深对热量传递过程的理解。
2. 学生能够使用适当的测量工具和仪表，进行换热器温度的准确测量。
3. 学生通过数据分析，能够解决实际换热过程中的问题，提出优化方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心和探究精神，特别是在热力学和能量转换领域。
2. 学生在学习过程中发展团队合作意识，尊重他人意见，学会共同分析问题、解决问题。
3. 学生能够意识到科学技术在工业发展中的重要性，理解换热器技术对于节能减排的意义，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程结合理论知识和实践操作，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：假设学生为八年级，已具备基本的物理知识和实验技能，对实际应用有较高的兴趣。
教学要求：课程需结合教材内容，注重理论与实践的紧密结合，通过案例分析和实验操作，提高学生的理解和应用能力。
教学过程中应鼓励学生主动探索，注重学习成果的可衡量性，以便进行有效的教学评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 换热器原理：介绍换热器的基本概念、分类和工作原理。
- 热量传递方式：深入讲解传导、对流和辐射三种热量传递方式在换热器中的应用。
- 温度测量：讲解温度测量方法、仪表选择和使用注意事项。
2. 实践操作：- 换热器实验设计：引导学生设计简单的换热器实验，观察和记录温度变化。
- 实验操作：分组进行实验，练习使用温度计、热像仪等工具进行温度测量。
- 数据分析：指导学生分析实验数据，探讨影响换热器温度变化的因素。
3. 教学安排与进度：- 第一课时：介绍换热器原理，讲解热量传递方式。
换热器培训课件(PPT5)
数据采集
收集换热器的运行数据，包括进出口温度、压力、流量等。
数据处理
对采集的数据进行清洗、整理和分析，提取有用信息。
性能评估
基于处理后的数据，计算换热器的性能指标，如换热效率、压力损失等。
结果展示
将性能评估结果以图表等形式展示，便于理解和分析。
改进方向探讨
优化设计 通过改进换热器结构、选用高性能材料
换热效率下降
可能由于结垢、堵塞或泄漏导致，影响换热 效果。
温度异常
可能由于热源不足、冷却水流量不足或温度 传感器故障等原因造成。
压力异常
可能由于管道堵塞、阀门故障或压力表失灵 等原因引起。
泄漏现象
可能由于密封件老化、紧固螺栓松动或换热 器本身缺陷导致。
诊断方法和步骤指导
观察法
听诊法
通过目视检查换热器外观、颜色、液位等变 化，判断是否存在故障。
热处理
严格控制热处理温度和时间，确 保消除焊接应力和改善材料性能
的效果。
成品检验标准和验收规范
外观检查
换热器表面应平整、无裂纹、无气泡、 无夹杂物等缺陷。
尺寸检查
换热器的尺寸应符合设计要求，包括 长度、宽度、高度、管径等。
压力测试
对换热器进行压力测试，确保其在设 计压力下无泄漏、无变形等问题。
验收规范
障或隐患
01
根据实际运行状况，调 整换热器运行参数，如 流量、温度等，以达到
最佳运行效果
03
加强人员培训，提高操 作人员的专业技能水平
和安全意识
05
定期清洗换热器，保持 其良好的传热效率
02
建立完善的运行管理制 度和操作规程，确保换 热器的安全、稳定运行
换热器温度控制系统的设计
1换热器温度控制系统的组成与特点1.1换热器的组成换热器温度控制系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
1.2系统控制过程的特点换热器温度控制过程有如下特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号，测量值与给定值的差值送入调节器，调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。
换热器的温度控制系统工艺流程如下：冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
1.3引起换热器出口温度变化的扰动因素简要概括起来，引起换热器出口温度变化的扰动因素主要有：（1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。
热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。
（2）冷流体的流量和温度的扰动。
冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速和阀门的开度等因素的影响。
（3）加热炉的启停机的影响。
（4）室内温度与管路内气体变化和阀门开度的影响。
2.1 换热器温度控制原理介绍图2.1为蒸汽水换热器的工作原理图。
加热介质为蒸汽，冷流体为水，控制目标是T ，T 1～T 3 温度传感器 M 电动调节阀图2.1 换热器温度控制原理图其工作原理为：温度传感器T 测量换热器出水温度，把信号传送至DDC 现场控制器，此为温度控制的主回路。
换热器温度控制系统
1.E-0101B混合加热器设计为保证混合加热器（E-0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为保证生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变化不大，因此针对此实际情况，最后拟定设计一个换热器的反馈控制方案。
1.1换热器概述换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。
常用的工作指标重要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学实验中了解这些指标，对于换热器的管理和改善都是必不可少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热互换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达成流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源运用率的重要设备之一。
1.2换热器的分类合用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等此设计规定是将进料温度都为297.99K的MN（亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们通过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。
管壳式换热器重要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。
换热器温度控制系统设计
换热器温度控制系统设计热交换器是工业生产中常见的设备，用于传递热量。
为了保证热交换器的高效运行，需要设计一个温度控制系统，使得热交换器内的温度始终保持在合适的范围内。
本文将从系统的硬件组成、控制策略、控制算法和性能评价四个方面对热交换器温度控制系统进行设计。
1.系统的硬件组成热交换器温度控制系统的硬件组成包括传感器、执行器和控制器。
传感器用于实时测量热交换器内的温度，常用的传感器包括热电偶和温度传感器。
执行器通过控制热交换器内的冷却或加热装置，来调节温度。
常用的执行器包括冷却水泵和加热器。
控制器负责采集传感器的数据，并根据控制策略进行控制，常用的控制器包括PLC和单片机。
2.控制策略热交换器温度控制系统的常用控制策略包括比例控制、比例积分控制和模糊控制。
比例控制是基于测量值与设定值之间的误差进行控制的，根据误差的大小来调节执行器，使得误差逐渐减小，温度稳定在设定值附近。
比例积分控制在比例控制的基础上增加了对误差的积分项。
积分项的作用是累积误差，并在误差连续一段时间内较大时进行补偿。
这种控制策略可以更好地消除系统的定常误差，使得温度更加稳定。
模糊控制是一种基于人类智慧的控制方法。
它通过建立模糊规则来描述输入变量和输出变量之间的关系。
根据传感器测量到的温度值和设定值，模糊控制器会根据事先设定的模糊规则来决定执行器的控制信号，从而实现温度的控制。
3.控制算法在选择控制算法时，可以采用经典的PID控制算法或者先进的自适应控制算法。
PID控制算法是一种常见的经典控制算法。
它根据误差的大小和变化率来计算控制信号，并通过加权比例、积分和微分项来调节执行器，最终实现温度的控制。
自适应控制算法是一种先进的控制算法，它能够根据实际的系统动态特性，自动调整控制参数。
自适应控制算法通过建立数学模型来描述系统，并根据系统的响应来修正控制参数，从而实现更好的控制效果。
4.性能评价热交换器温度控制系统的性能评价主要包括控制精度、稳定性和快速性。
换热器温度控制系统课程设计
换热器温度控制系统课程设计一、设计背景及目的1.1 设计背景换热器是工业生产中常见的设备，其主要作用是将热量从一个物质传递到另一个物质中。
在换热器的使用过程中，为了保证其正常运行和安全性，需要对换热器进行温度控制。
因此，本课程设计旨在设计一种能够实现换热器温度控制的系统。
1.2 设计目的本课程设计旨在通过对换热器温度控制系统的设计与实现，培养学生对自动控制原理和电气控制技术的理解和应用能力，提高学生对工业自动化技术的认识和应用水平。
二、设计内容2.1 系统结构本系统采用分层结构，包括上位机、下位机、传感器、执行机构等四个部分。
其中上位机负责监测和控制整个系统；下位机负责接收上位机指令并控制执行机构；传感器负责采集温度信号；执行机构则根据下位机指令调节换热器内部水流量。
2.2 系统功能本系统主要包括以下功能：（1）实时监测换热器内部的温度变化，并将数据传输给上位机；（2）根据上位机发送的指令，下位机调节执行机构控制水流量，从而实现对换热器内部温度的控制；（3）当系统出现异常情况时，自动报警并停止运行。
2.3 系统设计2.3.1 上位机设计上位机采用C#语言编写，主要包括以下功能：（1）实时监测温度数据，并进行显示；（2）设置温度控制参数，并发送给下位机；（3）接收下位机状态信息，并进行显示；（4）当系统出现异常情况时，自动报警并停止运行。
2.3.2 下位机设计下位机采用单片机进行设计，主要包括以下功能：（1）接收上位机指令，并解析指令内容；（2）根据指令调节执行机构控制水流量；（3）采集执行机构状态信息，并发送给上位机。
2.3.3 传感器设计本系统采用PT100型号温度传感器进行温度信号采集。
该传感器具有精度高、稳定性好等优点。
2.3.4 执行机构设计本系统采用电磁阀作为执行元件。
电磁阀具有调节水流量的功能，可实现对换热器内部温度的控制。
三、系统实现3.1 系统硬件设计本系统采用单片机作为下位机控制核心，通过串口与上位机进行通信；采用PT100型号温度传感器进行温度信号采集；采用电磁阀作为执行元件，控制水流量。
换热器温度控制系统设计
换热器温度控制系统设计热交换器是工业生产中常用的设备之一，用于传递热量并调节流体温度。
热交换器温度控制系统的设计是为了确保热交换器能够稳定运行并提供所需的热量。
本文将介绍热交换器温度控制系统的设计要点和步骤。
1.系统需求分析在开始设计热交换器温度控制系统之前，首先需要对系统的需求进行分析。
这包括流体的类型、流量、温度范围以及所需的温度稳定性等。
根据这些需求，选择合适的控制器和传感器。
2.传感器选择传感器是热交换器温度控制系统中非常重要的组成部分，用来监测流体的温度并传输给控制器。
常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
选择适合的传感器需要考虑精度、响应时间以及耐高温等因素。
3.控制器选择控制器是热交换器温度控制系统的核心部分，用于读取传感器的信号并根据设定的温度范围进行控制。
常用的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
选择控制器时需要考虑可调节的参数、控制精度以及响应速度。
4.控制策略选择合适的控制策略是确保热交换器温度控制系统稳定运行的关键。
常用的控制策略有开环控制和闭环控制。
开环控制根据预先设定的参数进行控制，闭环控制根据传感器反馈的信息进行调节。
根据实际需求选择合适的控制策略。
5.温度设定和调节根据系统需求，设置所需的温度范围和稳定性。
通过控制器对热交换器的供热和冷却进行调节，以保持流体温度在设定的范围内。
6.安全保护热交换器温度控制系统设计中需要考虑安全保护措施，以防止超温和意外故障。
例如，可以设置过温报警和自动断电装置，当温度超出设定范围或发生故障时，及时停止热交换器的运行。
7.控制系统调试和优化在完成热交换器温度控制系统的设计和安装后，需要进行调试和优化，以确保系统的性能和稳定性。
在调试过程中，根据实际情况调整控制器的参数，以达到所需的温度控制效果。
总结：热交换器温度控制系统的设计需要从系统需求分析、传感器选择、控制器选择、控制策略、温度设定和调节、安全保护等方面进行考虑。
通过合理的设计和调试优化，可以确保热交换器能够稳定运行并提供所需的热量。
列管式换热器出口温度控制系统的设计讲解
目录摘要 (1)1换热器过程控制概述、组成及特点 (2)1.1 概述 (2)1.2 换热器的组成 (2)1.3 系统控制过程的特点 (3)1.4 引起换热器出口温度变化的扰动因素 (3)2 换热器出口温度控制系统方案图 (4)2.1 换热器出口温度控制系统流程图 (4)2.2换热器出口温度控制系统方框图 (5)3 换热器过程控制系统分析 (4)3.1 系统介绍 (4)3.2 两极Smith预估补偿器 (6)3.3模糊控制器 (7)4 方案比较 (9)4.1 换热器一般温控系统 (9)4.2 Smith预估器的控制机理 (9)5 控制器的选择 (10)5.1 LDG型系列电磁流量计 (10)5.2 HR-WP-201TR/TC22W智能热电阻/热电偶温度变送器 (10)5.3 LWGB系列涡轮流量变送器 (11)5.4 KVHV电动V型调节球阀 (11)5.5 AI-7048型4路PID 温度控制器 (12)5.6 流量控制器：型号TLS11-LC (13)参考文献 (13)摘要换热器作为一种标准工艺设备已经被广泛应用于动力工程领域和其他过程工业部门。
这个对象的特点是：热流体和冷流体通过对流热传导进行换热，从而使换热器物料出口温度满足工业生产的需求。
本设计采用一带有Smith预估补偿的模糊串级控制器的控制系统，主控变量为换热管出口温度，副变量为冷水流量。
对换热器出口温度偏差、偏差变化率和冷流体的流量值模糊化,使换热器热流体出口温度控制过渡过程平稳，具有较传统PID串级控制算法过渡时间缩短，超调量减少，抗干扰能力强等特点。
列管式换热器出口温度控制系统的设计1换热器过程控制概述、组成及特点1.1 概述换热器作为一种标准工艺设备已经被广泛应用于动力工程领域和其他过程工业部门。
这个对象的特点是：热流体和冷流体通过对流热传导进行换热，从而使换热器物料出口温度满足工业生产的需求。
本设计采用一带有Smith预估补偿的模糊串级控制器的控制系统，主控变量为换热管出口温度，副变量为冷水流量。
换热器的温度控制方案
换热器的温度控制方案(总
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换热器的温度控制方案
1、调节换热介质流量
通过调节换热介质流量来控制换热器温度的流程是一种常见的控制方案，有无相变均可使用，但流体必须是可以调节的。
2、调节换热面积
适用于蒸汽冷凝换热器。
调节阀装在凝液管路上，热流体温度高于给定值时，调节阀关小使凝液积累，有效冷凝面积减小，传热面积随之减小，直至平衡为止，反之亦然。
其特点是滞后大，有较大传热面积余量；传热量变化缓和，能防止局部过热，对热敏性介质有利。
3、旁路调节
这种调节主要用于两种固定工艺物流之间的换热。
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换热器温度控制系统
设计
换热器温度控制系统设计
1、换热设备概述
换热器又称热交换器，是进行热量交换的设备的统称。
换热器广泛应用于化工、石化、炼油、轻工、制药、食品加工、动力以及原子能等工业。
换热器应用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。
换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。
其中间壁式换热器应用最广。
它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。
其中以管式（包括蛇管式、套管式、管壳式等）换热器应用最普遍。
列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器，广泛应用于化工、石油、能源等设备；板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。
2、控制方案的确定
实验控制对象位列管式换热器,主要的扰动是冷物料的流量Q。
换热器温度控制系统包括换热器、控制冷流体的离心泵，传感器等设备。
实验采用温度流量串级控制，以冷物料出口温度为主对象，以冷物料流量Q为副对象。
换热器控制图
3、系统硬件设计
X主调
副调
换热器热水出口
主回
给定
换热器热水出口温度和冷水流量
X
调节涡
流量
换热
变频器水泵
或控
型号参数
温度变送
器（Endress+Hau
ser）TR13
工作温度范围
PT100 (薄膜式(TF)
50 °C...500 °C
(58 °F...932 °F)
PT100 (绕线式
(WW))：
-
200 °C...600 °C
(-
328 °F...1,112 °
F)
PT100 (薄膜式
(TF))：
-
50 °C...400 °C
(58 °F...752 °F)
最大过程压力(静
压) 20 °C时：50
bar (725 psi)
流量变送
器（Endress+Hauser）
73W涡街流量计
73W参数：
标称口径 DN
15 (150)
(1/2"…6")
测量范围气体:
4…5 210 m3/h
过程温度 -
200...+400°C (-
328...+752°F)
最高可达+450°C /
842°F (特殊选
型)
输出信号4…20 mA
电流输出
防爆认证 ATEX 、
FM 、CSA 、TIIS 、NEPSI 、IEC
防护等级IP 67 (NEMA 4x)
控制器（Autonics）TX4S TX4S参数
额定电压：
250 V
负载电流：
5 A
室内
控温精度：
0.1 ℃
类型：
智能温度调节控制器
输出额定功率：
6 w
温控范围：
1000 ℃
显示方式：
数字显示
调节阀D971X
D971X电动蝶阀参数公
称
通
径
DN(mm)50～
2000
公
称
压
PN(MPa)
0.
6
1.
1.
6
力
试验压力强度试
验
0.
9
1.
5
2.
4
密封试
验
0.
66
1.
1
1.
76
气密封
试验
0.
6
0.
6
0.
6
适
用介质空气、水、污水、蒸气、煤气、油品等。
驱
动形式手动、蜗杆蜗轮传动、气传动、电传动。
4、控制规律选择
调节器的作用是对来自变送器的测量信号与给定值比较所产生的偏差e(t)进行比例(P)、比例积分(PI)、比例微分(PD)或比例积分微分(PID)运算，并输出信号到执行器。
选择调节器的控制规律是为了使调节器的特性与控制过程的特性能很好配合，使所设计的系统能满足生产工艺对控制质量指标的要求
（1）控制器：本系统是温度控制为被控参数，温度检测本身具有滞后性，为了弥补这个缺点，本系统选用比例积分(PI)控制规律。
（2）调节器：在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，在本设计中，出口温度增大，入口流量应增大，主控制器为负作用，入口流量增大，调节阀开度应减小，副调节器为正作用。
5、控制参数整定
PID参数整定方法就是确定调节器的比例系数P、积分时间常数Ti和微分时间常数Td，改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
一般可以通过理论计算确定，但误差太大。
目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。
下面介绍衰减曲线法整定PID参数。
衰减曲线法是在闭环系统中，先把调节器设置为纯比例作用，然后把比例度由大逐渐减小，加阶跃扰动观察输出响应的衰减过程，直至10：1衰减过程为止。
这时的比例度称为10：1衰减比例度，用s 表示之。
由于当衰减比为10：1时。
要推测3y的时间不容易，因此当过渡过程曲线上只看到第一个波峰而第二个看不出来时就认为是衰减比为
10：1的振荡过程。
此时被控参数上升时间为r T。
根据r T和s
δ，运用表2所示的经验公式，就可计算出调节器预整定的参数值。
表2 衰减曲线法整定计算公式
衰减率整定参数
调节规律δTi Td
0.9 P
s
δ
PI 1.2
s
δ 2r T
PID 0.8
s
δ 1.2r T 0.4r T
衰减曲线法的第一步就是获取系统的衰减曲线，采用10：1
衰减曲线法。
取i T=∞，0
d
T=，可直接将图中的积分环节和微分环节都断开，让δS的值从大到小进行试验.，观察示波器的输出，直到只看到第一个波峰而第二个看不出来时就认为是衰减比为10：1的振荡过程。
simulink仿真方框图
系统仿真图
根据系统方框图及传递函数做系统仿真，并调节调节器的参数，以便使系统达到最佳的状态,即：=50 =3 时候有系统达到稳定。
总结
在这次课程设计中锻炼了我的自学能力，自学simulink仿真，自己用CAD画图，因为这次课程设计中有部分知识我们之前还没有接触过，所以自己必须学会查找
相关资料来阅读了解。
经过这次的课程设计，让我深深的感受到理论联系实践的重要性，平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有很好的认知。
本次课程设计虽然不长，但是它给我们带来很多收获。
它使我们意识到自己的操作能力的不足，在理论上还存在很多缺陷。
通过这次实验我对控制系统理解更加深刻，对于今后的学习有很大帮助。