热交换器温度控制系统课程设计

换热器出口温度控制系统设计

过程控制综合实践换热器热水出口温度控制系统设计小组成员：指导教师：目录一、被控对象的系统分析 (4)1.1、被控对象的工艺流程 (4)1，锅炉工艺流程： (4)2，换热器冷水工艺流程： (4)3、监控点和被测点分析 (5)1.2、控制需求（阐述控制系统的设计目标） (5)1，锅炉控制要求 (5)2，换热器控制要求 (5)1.3 对象特性分析（特点、扰动及难点） (5)1，锅炉特性分析 (5)2，换热器特性分析 (6)3、调节阀特性分析 (7)4、变频器特性分析 (8)二、控制系统分析和设计 (9)2.1、被控变量、操纵变量、扰动变量的选择 (9)1、换热器的相关变量选择 (9)2、锅炉对象的相关变量选择 (10)2.2、控制回路、控制算法的设计 (10)1.换热器串级控制方框图 (10)2、锅炉简单回路控制方框图 (11)2.3、I/O表(包括控制的仪表位号、名称、输入、输出信号) (11)三、控制系统设备选型与电气控制图绘制 (11)1．控制系统设备选型 (11)2．电气控制图绘制 (13)1、P&ID图（根据控制方案绘制工艺管道与控制流程图） (13)2、仪表盘或控制柜布局图、端子排和配电装置接线图等 (13)四、组态王监控软件的详细设计 (14)4.1、计算机及设备通讯 (14)1、工业网关ADAM4571的配置 (14)2、亚当ADAM4017、4024、4050配置及I/O口的检测 (15)3、组态王与亚当模块的连接 (16)4、设备连接故障检测 (17)4.2、人机界面的建立 (18)1、画面的建立 (18)2、工艺流程画面 (18)3、实时和历史曲线的建立 (19)4、调节器控件的使用 (21)4.3、变量定义和数据记录表格 (22)1、变量定义 (22)2、数据表格 (22)4.4、报警记录设计 (23)五、控制系统仿真研究 (24)5.1、锅炉仿真部分 (24)5.2、换热器仿真部分 (25)六、系统投运及参数整定 (27)1、锅炉温度控制系统投运与参数整定 (27)2、换热器控制系统投运与参数整定 (28)七、实验结果分析 (29)1、不同控制器参数对控制品质的影响 (29)2、实验结果 (29)3、控制系统性能分析 (30)八、实验分工、感受和文献资料 (31)8.1、实验分工 (31)8.2、实验感受 (31)8.2参考文献： (31)一、被控对象的系统分析1.1、被控对象的工艺流程1，锅炉工艺流程：（1）用泵1或者泵2给锅炉注水锅炉泵1注水：大水箱→泵1→换热器/电磁阀→锅炉锅炉泵2注水：大水箱→泵2→电动阀→锅炉（2）锅炉内热水循环工艺流程锅炉→泵1→换热器冷进→换热器冷出→锅炉2，换热器冷水工艺流程：大水箱→泵2→电动阀→换热器热进→换热器热出→大水箱备注：换热器上热进热出与冷进冷出标签贴反，但是对应的控制柜监测点没有反。

温度控制系统课程设计

前言温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。

传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。

近年来，美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。

随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。

其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。

智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）,并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。

为了准确获取现场的温度和方便现场控制，本系统采用了软硬件结合的方式进行设计，利用LED数码管显示温度，利用DS18B20检测当前的温度值，通过和设定的参数进行比较，若实测温度高于设定温度，则通过555定时器产生频率可变的报警信号，若实测温度低于设定温度，则加热电路自动启动，到达设定温度后停止。

在软件部分，主要是设计系统的控制流程和实现过程，以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。

温控系统设计课程设计s12

温控系统设计课程设计s12一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握温控系统设计的基本原理和方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。

具体目标如下：1.掌握温控系统的基本组成和工作原理。

2.了解温控系统设计的流程和关键参数。

3.学习温控系统的各种传感器和执行器的选用方法。

4.熟悉温控系统的控制算法和调试方法。

5.能够运用所学知识分析和解决温控系统设计中的问题。

6.能够独立完成温控系统的设计和调试。

7.具备一定的创新能力和团队合作能力。

情感态度价值观目标：1.培养学生的责任感和使命感，使其意识到温控系统设计在现代社会中的重要性。

2.培养学生的创新意识和团队合作精神，提高其综合素质。

3.培养学生对科学研究的兴趣，激发其进一步深造的欲望。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.温控系统的基本原理和工作原理：介绍温控系统的定义、作用、基本组成及其工作原理。

2.温控系统设计的流程和关键参数：讲解温控系统设计的基本流程，以及各个环节中的关键参数确定方法。

3.传感器和执行器的选用：介绍各种常用传感器和执行器的原理、特点及选用方法。

4.控制算法和调试方法：讲解温控系统的控制算法，以及调试方法和技术。

5.实例分析：分析典型的温控系统设计案例，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决。

三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握温控系统设计的基本原理和方法。

2.案例分析法：分析典型的温控系统设计案例，培养学生解决实际问题的能力。

3.实验法：通过实验操作，使学生熟悉温控系统的实际运行过程，提高学生的动手能力。

4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和创新精神。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的温控系统设计教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

换热器出口温度单回路控制

目录目录 (1)1、概述 (2)1.1设备的分类 (2)1.2换热设备的换热目的 (2)1.3 换热器的组成 (3)1.4 换热器的工作原理 (3)2、换热器温度控制原理以及控制方案的确定 (4)3、被控对象特性研究 (6)3.1 被控变量的选择 (6)3.2 操纵变量的选择 (6)3.3 被控对象特性 (6)4、过程检测控制仪表的选用 (8)4.1 测温元件及变送器 (8)4.2 执行器 (9)4.3 调节器 (12)4.4、仪表型号清单列表 (13)5、系统方块图 (13)6、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (14)6.1调节控制参数 (14)6.2 PID参数整定及系统仿真 (14)6.3 系统性能分析 (18)7、课程设计结论 (18)8、参考文献 (19)1、概述换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

本次课程设计我要完成换热器出口温度单回路控制系统设计，单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个控制对象（换热器）、一个检测元件及变送器（温度传感器）、一个调节器（PID）和一个执行器（阀门）所构成的闭合系统，方框图如下：F干扰作用参比信号（设定点）控制信号操纵变量 (干扰变量）Ys 偏差e u m 被控变量Y -Ym图1、单回路控制系统方框图其中，被控变量：温度；操纵变量：流量[1]。

1.1设备的分类根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。

按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。

在石油、化工生产中间壁式换热器应用的最为广泛。

按冷、热流体进行热量交换的形式分为两类：一类是在无相变情况下的加热或冷却，另一种是在相变的情况下的加热或冷却。

按传热设备的结构形式来分，则有列管式、蛇管式、夹套式和套管式等[1]。

换热器温度控制系统简单控制系统方案

换热器温度控制系统简单控制系统方案(总16页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March目录目录 (2)1、题目 (2)2、换热器概述 (2)换热器的用途............................................................................................... 错误!未定义书签。

换热器的工作原理及工艺流程图............................................................... 错误!未定义书签。

3、控制系统 (3)控制系统的选择 (3)工艺流程图和系统方框图 (3)4、被控对象特性研究 (4)被控变量的选择 (4)操纵变量的选择 (4)被控对象特性 (5)调节器的调节规律的选择 (6)5、过程检测控制仪表的选用 (7)测温元件及变送器 (7)执行器 (10)调节器 (12)、仪表型号清单列表 (12)6、系统方块图 (13)7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (13)调节控制参数 (13)PID参数整定及系统仿真 (14)系统性能分析 (16)8、参考文献 (17)1、题目热交换器出口温度的控制。

2、换热器概述换热器的用途换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

进行换热的目的主要有下列四种：.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很好的进行；.生产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；.某些工艺过程需要改变无聊的相态；④.回收热量。

由于换热目的的不同，其被控变量也不完全一样。

在大多数情况下，被控变量是温度，为了使被加热的工艺介质达到规定的温度，常常取出温度问被控温度、调节加热蒸汽量使工艺介质出口温度恒定。

温度控制系统课程设计

目录目录 01 问题描述 02 需求分析 (1)3 概要设计 (5)模块划分 (5)完整硬件电路图 (5)主要模块流程图 (5)4 详细设计 (8)5 测试分析 (12)6 结束语 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附录Ⅰ源程序代码 (17)附录Ⅱ系统整体电路图 (21)1 问题描述设计一个温度自动控制系统，采用温度传感器接收外界环境的温度信号，将信号产生的电流转变通过模数转换电路将温度信号转换为数字信号，再将数字信号传到单片机中进行分析处置并将其输出到四位七段译码显示器显示。

可手动调节温度传感器的温度值，用于模拟加热器的温度转变，当温度低于100°C时，喇叭就会报警，发出“嘀”的声音，同时蓝色LED亮，启动继电器使加热器工作，继续调高温度，当温度大于110°C时喇叭又会发出“嘀”的报警声，同时红色LED亮，关闭继电器使加热器停止加热。

正常温度下绿色LED亮，继电器断开，喇叭不叫。

程序源代码采用汇编语言编写。

2需求分析设计一个温度报警器，先要有一个温度传感器，用来传送温度信息，由于传感器的信号是模拟信号，则需要一个运算放大电路，把信号按比例放大，通过单片机内的模数转换程序将信号转换成数字信号，单片机采用AT89C51，、、作为数字信号输入端口，在外界温度信号传进单片机后需要将信号有输出到显示器上显示，以直观的看到外界温度的具体数值，我采用共阴极的四位七段译码显示器，至端口作为显示信号输出端口，当温度转变时，单片机需要对不同的温度范围做出反映，则我用作为控制喇叭的端口，至作为控制LED灯亮灭的端口，作为继电器的控制端口。

因此可知该实验中要用到的元件如下：图A T89C51单片机图四位七段译码显示器图温度信号收集器图继电器图喇叭报警器图温度指示灯3概要设计模块划分本设计共包括3个模块：3.1.1主程序模块初始化单片机各端口，对各个子模块进行统一的挪用与管理，首先挪用模数转换子程序ad_conv获取外界温度信号，并将其转化为对应的数字信号，再挪用温度判断及显示子程序display，对温度的大小进行分析，并与设定好的温度临界值比较，按照它们的大小关系控制喇叭是不是报警及LED亮哪一种颜色和选择继电器的通断。

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。

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。

换热器出口温度控制系统设计

过程控制综合实践换热器热水出口温度控制系统设计小组成员：指导教师：目录一、被控对象的系统分析 (4)1.1、被控对象的工艺流程 (4)1，锅炉工艺流程： (4)2，换热器冷水工艺流程： (4)3、监控点和被测点分析 (5)1.2、控制需求（阐述控制系统的设计目标） (5)1，锅炉控制要求 (5)2，换热器控制要求 (5)1.3 对象特性分析（特点、扰动及难点） (5)1，锅炉特性分析 (5)2，换热器特性分析 (6)3、调节阀特性分析 (7)4、变频器特性分析 (8)二、控制系统分析和设计 (9)2.1、被控变量、操纵变量、扰动变量的选择 (9)1、换热器的相关变量选择 (9)2、锅炉对象的相关变量选择 (10)2.2、控制回路、控制算法的设计 (10)1.换热器串级控制方框图 (10)2、锅炉简单回路控制方框图 (11)2.3、I/O表(包括控制的仪表位号、名称、输入、输出信号) (11)三、控制系统设备选型与电气控制图绘制 (11)1．控制系统设备选型 (11)2．电气控制图绘制 (13)1、P&ID图（根据控制方案绘制工艺管道与控制流程图） (13)2、仪表盘或控制柜布局图、端子排和配电装置接线图等 (13)四、组态王监控软件的详细设计 (14)4.1、计算机及设备通讯 (14)1、工业网关ADAM4571的配置 (14)2、亚当ADAM4017、4024、4050配置及I/O口的检测 (15)3、组态王与亚当模块的连接 (16)4、设备连接故障检测 (17)4.2、人机界面的建立 (18)1、画面的建立 (18)2、工艺流程画面 (18)3、实时和历史曲线的建立 (19)4、调节器控件的使用 (21)4.3、变量定义和数据记录表格 (22)1、变量定义 (22)2、数据表格 (22)4.4、报警记录设计 (23)五、控制系统仿真研究 (24)5.1、锅炉仿真部分 (24)5.2、换热器仿真部分 (25)六、系统投运及参数整定 (27)1、锅炉温度控制系统投运与参数整定 (27)2、换热器控制系统投运与参数整定 (28)七、实验结果分析 (29)1、不同控制器参数对控制品质的影响 (29)2、实验结果 (29)3、控制系统性能分析 (30)八、实验分工、感受和文献资料 (31)8.1、实验分工 (31)8.2、实验感受 (31)8.2参考文献： (31)一、被控对象的系统分析1.1、被控对象的工艺流程1，锅炉工艺流程：（1）用泵1或者泵2给锅炉注水锅炉泵1注水：大水箱→泵1→换热器/电磁阀→锅炉锅炉泵2注水：大水箱→泵2→电动阀→锅炉（2）锅炉内热水循环工艺流程锅炉→泵1→换热器冷进→换热器冷出→锅炉2，换热器冷水工艺流程：大水箱→泵2→电动阀→换热器热进→换热器热出→大水箱备注：换热器上热进热出与冷进冷出标签贴反，但是对应的控制柜监测点没有反。

换热器比值控制课程设计

目录1、概述 (1)1.1换热设备的分类 (1)1.2 换热器的温度控制原理 (2)2、被控对象特性研究 (3)2.1 被控变量的选择 (3)2.2 操纵变量的选择 (3)2.3 被控对象特性分析 (3)3、控制方案的选择 (9)3.1换热器的控制方法 (9)3.2 确定控制方案 (11)4、过程检测控制仪表的选用 (12)4.1 流量测量仪 (12)4.2 执行器（调节阀） (14)4.3 调节器 (15)5、系统仿真，分析系统性能 (16)5.1各个环节的传函及参数的确定 (16)5.2系统仿真及PID参数整定 (16)5.3 系统性能分析 (19)6、课程设计总结 (20)7、参考文献 (21)1、概述换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

本次课程设计我要完成换热器出口温度比值控制系统设计，比值控制系统的方框图如下：图1 比值控制系统方框图其中，被控变量：出口温度；操纵变量：流量。

1.1换热设备的分类换热器是一种用来进行热量交换的工艺设备，在工业生产中应用极为广泛。

它的作用是通过热流体加热冷流体，使工作介质达到生产工艺所规定的温度要求，以利于生产过程的顺利进行，同时避免生产过程中的浪费，以节约能源。

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

按照传热方式的不同，换热设备可分为三类：1、混合式换热器：利用冷、热流体直接混合的作用进行热量的交换。

这类交换器的结构简单、价格前便宜、常做成塔状。

例如：冷水塔（凉水塔）、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。

在这类换热器中，能量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成2、蓄热式换热器：的。

蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，故较适用于气气热交换的场合。

主要用于石油化工生产中的原料气转化和空气余热。

3、间壁式换热器：所谓间壁式换热器，是指两种不同温度的流体在固定的壁面（称为传热面）相隔的空间里流动，通过壁面的导热和壁表面的对流换热进行热量的传递。

换热器出口温度单回路控制

换热器出口温度单回路控制(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1、概述换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

本次课程设计我要完成换热器出口温度单回路控制系统设计，单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个控制对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统，方框图如下：图1、单回路控制系统方框图单回路控制系统结构简单、易于分析设计，投资少、便于施工，并能满足一般生产过程的控制要求，因此在生产中得到广泛应用。

设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。

除被控对象的动静态特性外，对于工艺过程、设备等也需要比较深入的了解；在此基础上，确定正确的控制方案，包括合理选择被控变量与操纵变量，选择合适的检测变送原件及检测位置，选用恰当的执行器、调节器以及调机器控制规律等；最后将调节器的参数整定到最佳值。

2、换热器温度控制原理以及控制方案的确定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、执行器和被控对象组成的闭合回路。

被调参数经检测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。

换热器温度控制系统的工艺流程如下：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，从而使冷流体的出口温度升高。

冷流体通过循环泵流经换热器的壳程，出口温度稳定在设定值附近。

热流体通过多级泵流经换热器的管程，与冷流体热交换后流回蓄水池，循环使用。

从控制任务要求可知，换热器温度控制系统是单点、恒值控制。

且题目要求用单回路控制系统，控制范围和控制精度要求一般，功能上无特殊要求，采用广泛使用的PID 控制。

图2 PID 控制系统原理图PID 控制是偏差比例（P ）、偏差积分（I ）、偏差微分（D ）控制的简称。

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。

基于过热蒸汽的换热器温度控制系统设计(毕业论文)

目录第1章绪论 (1)1.1 换热器简介 (1)1.2 换热器的发展前景 (1)1.3 换热器的种类 (2)第2章方案论证 (4)2.1 方案设计 (4)2.2 设计方案的选择 (7)第3章仪表选择 (8)3.1 温度变送器的选择 (8)3.2 控制器的选择 (10)3.3 执行器的选择 (11)第4章控制算法 (12)4.1 PID算法 (13)4.1.1比例调节对系统品质的影响 (13)4.1.2比例积分调节系统控制质量的影响 (13)4.1.3比例微分调节对系统控制品质的影响 (13)4.1.4比例积分微分调节对控制系统品质的影响 (144)4.2 控制规律的选择 (14)4.3 调节控制参数 (14)4.4 控制器的正反作用方式 (14)第5章参数整定与系统测试................................................. 错误！未定义书签。

第6章设计总结............................................................................ 错误！未定义书签。

参考文献 (19)摘要这次课程设计任务是对过热蒸汽的换热器温度控制系统进行设计与分析。

在控制系统的设计与分析中，分别对前馈-反馈控制系统和单回路控制系统进行了分析与阐述，通过分析比较发现，为保证此系统出口温度的一定，我选择定比值控制系统中的前馈-反馈控制系统。

通过使用该控制系统，可以使过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保证过热器壁温度不超过工作允许的温度，使其能够正常工作关键词:换热器；单回路控制系统；前馈-反馈控制系统；过热蒸汽课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算第1章绪论1.1换热器简介能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。

热交换器课程设计

原始数据及物性确定壳体、管子材料选定流动方式、流动空间的选定计算平均温差
折流板数及间距尺寸管程换热及阻力计算 N
壁温核算 tw=t’w？ Y
N
αt>>K’且 Δpt<[Δpt]？ Y 壳程换热计算 N
壳程阻力计算
Δps<[Δps] ？ Y 热应力校核、热补偿及振动问题考虑
假定K’，初算F’ 管程结构设计确定传热面积F” 传热系数K和传热面积F计算
热交换器课程设计
任务书及设计过程
热交换器设计任务书
目的：学习热交换器设计的基本方法和步骤，掌握换热器的计算和结构设计步骤和方法。要求：根据给定的问题，提出设计方案，编写设计说明书，绘制装配图和管板、折流板的零件图。问题：下列两种流体欲通过换热器进行换热，为此设计出一种管壳式换热器，满足运行参数要求。时间：17周~19周。
设计过程及注意事项
定性参数选取流动方式、流动空间的选择结构设计：管子、折流板、分程隔板、排气管及排液管、是否进行热补偿？管板、法兰、支座具体结构压力校核、强度校核
设计步骤
(1)根据设计任务搜集有关的原始资料，并选定热交换器的型式等。原始资料应包括：流体的物理化学性质(如结垢性、腐蚀性、爆炸性、化学作用等)，流体的流量、压力、温度、热负荷，设备安装场所的限制，材质的限制，压降的限制等等。 (2)确定定性温度，并查取物性数据； (3)由热平衡计算热负荷及热流体或冷流体的流量； (4)选择壳体和管子的材料； (5)选定流动方式、确定流体的流动空间； (6)求出平均温差； (7)初选传热系数K，并初算传热面积F；初选传热系数应尽量选择准确，以减少计算的重复次数。传热系数的选择可参考课本中附录1。但需要注意的是：一定要注意推荐值的适用条件，注意流动空间和流态条件。

换热器设计课程设计

换热器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解换热器的基本工作原理和类型，掌握换热器设计的基本概念和流程。

2. 使学生掌握换热器主要参数的计算方法，如传热系数、换热面积等。

3. 帮助学生了解换热器材料的选择原则及影响换热效果的因素。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行简单换热器设计的能力，包括计算、选材和绘图。

2. 提高学生分析实际工程问题，运用换热器设计原理解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对换热器设计课程的兴趣，激发学生学习热情和探究精神。

2. 引导学生关注换热器在节能、环保等方面的作用，提高社会责任感和使命感。

3. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作，共同完成设计任务。

本课程针对高年级学生，结合换热器设计课程的性质，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。

课程目标具体、可衡量，旨在使学生掌握换热器设计的基本知识和技能，为后续学习和工程实践打下坚实基础。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和正确的价值观。

二、教学内容1. 换热器原理与分类：讲解换热器的基本工作原理，介绍常见的换热器类型及其特点，如管壳式、板式、翅片式等。

2. 换热器设计流程：阐述换热器设计的基本步骤，包括需求分析、选型、计算、选材、绘图等。

3. 换热器主要参数计算：详细讲解传热系数、换热面积、流体流速等主要参数的计算方法。

4. 换热器材料选择：分析各种常用换热器材料的特点，讲解选材原则及影响换热效果的因素。

5. 换热器设计实例分析：结合实际工程案例，分析换热器设计过程中的关键问题，提高学生解决实际问题的能力。

教学内容依据课程目标进行科学、系统地组织，按照以下进度安排：1. 第1-2课时：换热器原理与分类，了解各种换热器的优缺点。

2. 第3-4课时：换热器设计流程，明确设计步骤和要求。

3. 第5-6课时：换热器主要参数计算，掌握关键参数的计算方法。

4. 第7-8课时：换热器材料选择，了解选材原则及影响换热效果的因素。